RAPPORTD’ENQUÊTE TECHNIQUEsur le déraillement d'une rame de métrocirculant sur la ligne 2 du métro parisiensurvenu le 2 décembre 2016à la station Barbès-Rochechouartà Paris (75)Mai 2019

Ministère de la Transition écologique et solidaire

www.ecologique-solidaire.gouv.fr

Bureau d’Enquêtes sur les Accidentsde Transport Terrestre

Affaire n° BEATT-2016-009

Rapport d’enquête techniquesur le déraillement d’une rame de métrocirculant sur la ligne 2 du métro parisien

survenu le 2 décembre 2016à la station Barbès-Rochechouart

à Paris (75)

Bordereau documentaire

Organisme commanditaire : Ministère de la Transition écologique et solidaire (MTES)

Organisme auteur : Bureau d’Enquêtes sur les Accidents de Transport Terrestre (BEA-TT)

Titre du document : Rapport d’enquête technique sur le déraillement d’une rame de la ligne 2 dumétro parisien survenu le 2 décembre 2016 à la station Barbès-Rochechouart

N° ISRN : EQ-BEAT--19-6--FR

Proposition de mots-clés : coffre onduleur groupe motoventilateur, autovibration, pattes defixation, vérification

Avertissement

L’enquête technique faisant l’objet du présent rapport est réalisée dans lecadre des articles L. 1621-1 à 1622-2 et R. 1621-1 à 1621-26 du code destransports relatifs, notamment, aux enquêtes techniques après accidentou incident de transport terrestre.

Cette enquête a pour seul objet de prévenir de futurs accidents, endéterminant les circonstances et les causes certaines ou possibles del’événement analysé et en établissant les recommandations de sécuritéutiles. Elle ne vise pas à déterminer des responsabilités.

En conséquence, l’utilisation de ce rapport à d’autres fins que laprévention pourrait conduire à des interprétations erronées.

SOMMAIRE

GLOSSAIRE.................................................................................................................................11

RÉSUMÉ.......................................................................................................................................13

1 - CONSTATS IMMÉDIATS ET ENGAGEMENT DE L’ENQUÊTE............................................15

1.1 - Le déraillement en station Barbès-Rochechouart...........................................................15

1.2 - Le bilan de l’accident........................................................................................................15

1.2.1 -Les dégâts sur le matériel roulant.........................................................................................................15

1.2.2 -Les dégâts à l’infrastructure.................................................................................................................. 17

1.3 - Les mesures prises après l’accident................................................................................18

1.4 - L’engagement de l’enquête..............................................................................................18

2 - CONTEXTE DE L’ACCIDENT................................................................................................19

2.1 - La ligne 2 Nation – Dauphine du métro parisien..............................................................19

2.2 - La voie..............................................................................................................................19

2.2.1 -La communication intervoie 114/115.....................................................................................................20

2.2.2 -Le rail de sécurité sur les ouvrages d’art..............................................................................................20

2.2.3 -Le tapis « Pilotage Automatique »........................................................................................................20

2.2.4 -Le troisième rail.................................................................................................................................... 20

2.3 - Le matériel roulant de la ligne 2.......................................................................................21

2.4 - La conduite d’un train « MF01 »......................................................................................23

2.4.1 -Le pilotage automatique....................................................................................................................... 23

2.4.2 -Les disjonctions du courant de traction.................................................................................................23

2.4.3 -La conduite en cas de disjonction du courant de traction.....................................................................23

2.4.4 -Le voyant « arrêt immédiat »................................................................................................................24

2.4.5 -La résistance anormale au roulement...................................................................................................24

2.5 - Le coffre onduleur et son groupe motoventilateur...........................................................24

2.5.1 -La fonction du coffre onduleur..............................................................................................................24

2.5.2 -Le groupe motoventilateur....................................................................................................................25

2.5.3 -Le montage du coffre onduleur sur la caisse........................................................................................25

2.6 - Une autre rame de la RATP avec le même coffre onduleur............................................27

2.7 - La norme NF EN 61373...................................................................................................27

3 - COMPTE RENDU DES INVESTIGATIONS EFFECTUÉES..................................................29

3.1 - Les déclarations et témoignages.....................................................................................29

3.1.1 -Les déclarations du conducteur du train...............................................................................................29

3.1.2 -Les communications du PCC................................................................................................................30

3.2 - L’examen des données de l’enregistreur de bord............................................................31

3.3 - Les constats effectués sur les lieux de l’accident............................................................32

3.3.1 -Les constats effectués sur l’infrastructure.............................................................................................32

3.3.2 -Les constats effectués sur le matériel roulant.......................................................................................33

3.3.3 -Conclusion sur la cause immédiate du déraillement.............................................................................35

3.3.4 -Le scénario rejoué sur simulateur.........................................................................................................35

3.3.5 -Discussion sur le traitement des disjonctions d’intensité......................................................................38

3.4 - Les pattes de fixation du coffre onduleur.........................................................................38

3.4.1 -Le point de rupture des pattes..............................................................................................................38

3.4.2 -La conception de la patte...................................................................................................................... 39

3.5 - La campagne de sécurisation des rames MF01 et MP05...............................................39

4 - L’ANALYSE DU DÉROULEMENT DE L’ACCIDENT.............................................................41

5 - LES INVESTIGATIONS SUR LA RUPTURE DES PATTES DE FIXATION..........................43

5.1 - Les analyses effectuées sur le coffre onduleur du déraillement......................................43

5.1.1 -Les constats sur les pattes de fixation..................................................................................................43

5.1.2 -Les constats sur les plots amortisseurs................................................................................................44

5.2 - L’incident précurseur de décembre 2015 et l’influence des plots amortisseurs..............45

5.2.1 -Les faits................................................................................................................................................ 45

5.2.2 -L’expertise a posteriori de la patte rompue en 2015.............................................................................46

5.2.3 -L’influence des plots amortisseurs........................................................................................................47

5.2.4 -L’absence de retour d’expérience.........................................................................................................48

5.3 - Les essais complémentaires réalisés par la RATP et ALSTOM......................................48

5.3.1 -Le contrôle des plots des GMV de l’ensemble du parc.........................................................................48

5.3.2 -Les coffres onduleurs de la voiture N1 de la rame T2027.....................................................................48

5.3.3 -Le cas du coffre onduleur MA-6159......................................................................................................49

5.3.4 -La campagne d’essai sur la ligne 2.......................................................................................................49

5.4 - Les essais complémentaires du CETIM et de VIBRATEC..............................................50

5.4.1 -La vibration créée par l’encrassement..................................................................................................50

5.4.2 -Les essais avec des plots dégradés.....................................................................................................51

5.4.3 -Malfaçon sur les plots amortisseurs......................................................................................................52

5.4.4 -Les contraintes de pose du coffre onduleur..........................................................................................52

5.4.5 -Conclusions.......................................................................................................................................... 53

5.5 - La norme NF EN 61373 de dimensionnement des pattes de fixation.............................54

5.5.1 -Champ d’application de la norme.........................................................................................................54

5.5.2 -Les notes de calcul du constructeur.....................................................................................................54

5.5.3 -Conclusion............................................................................................................................................ 54

5.6 - La non-vérification du coffre onduleur MA-0028 lors de la campagne post-incident 2015. .54

5.7 - La maintenance du GMV.................................................................................................56

5.7.1 -Le prescrit............................................................................................................................................. 56

5.7.2 -Le réalisé.............................................................................................................................................. 56

5.7.3 -Les écarts, le constat............................................................................................................................ 57

5.8 - Relations constructeur / exploitant...................................................................................57

5.8.1 -L’analyse du traitement de l’incident de 2015.......................................................................................57

5.8.2 -Les signaux faibles............................................................................................................................... 58

5.8.3 -La situation dans le transport aérien.....................................................................................................58

5.8.4 -Conclusion............................................................................................................................................ 59

5.9 - Les mesures de correction entreprises............................................................................60

5.9.1 -Le nouveau design retenu pour les pattes de fixation...........................................................................60

5.9.2 -Les plots amortisseurs du GMV............................................................................................................61

5.9.3 -Le pare-chute........................................................................................................................................ 61

5.9.4 -La maintenance vis-à-vis de l’encrassement........................................................................................61

6 - ANALYSE DES CAUSES ET FACTEURS ASSOCIÉS, ORIENTATIONS PRÉVENTIVES. .63

6.1 - Le schéma des causes et des facteurs associés............................................................63

6.2 - Les causes de l’accident..................................................................................................64

6.3 - La conception de la patte et le remplacement des plots amortisseurs............................64

6.4 - Le traitement des incidents présentant un risque pour la sécurité..................................65

6.4.1 -Les échanges d’informations sur les circonstances de l’incident..........................................................65

6.4.2 -La non exhaustivité de la campagne de vérification post-incident 2015...............................................66

6.4.3 -La maintenance du GMV......................................................................................................................66

7 - CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS.........................................................................69

7.1 - Les causes de l’accident..................................................................................................69

7.2 - Les recommandations......................................................................................................69

ANNEXES.....................................................................................................................................71

Annexe 1 : décision d’ouverture d’enquête..............................................................................73

Annexe 2 : le coffre onduleur MA-0028....................................................................................75

Annexe 3 : synthèse des résultats des expertises réalisées par le CETIM.............................79

Annexe 4 : synthèse des coffres onduleurs présentant des plots fissurés..............................89

Glossaire

➢ AME : Ateliers RATP de Maintenance des Equipements

➢ AOT : Autorité Organisatrice de Transports

➢ CETIM : Centre Technique des Industries Mécaniques

➢ CMC : Conduite Manuelle Contrôlée

➢ DA : Disjonction d’Alarme

➢ DI : Disjonction d’Intensité

➢ EASA : European Aviation Safety Agency - Agence Européenne de la Sécurité Aérienne

➢ FDMS : Fiabilité, Disponibilité, Maintenabilité, Sécurité

➢ FU : Freinage d’Urgence

➢ GMV : Groupe MotoVentilateur

➢ IdFM : Île-de-France Mobilités

➢ IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistors – Transistors bipolaires à grille isolée

➢ MF : Matériel Ferroviaire

➢ MP : Matériel à Pneus

➢ PA : Pilotage Automatique

➢ PCC : Poste de Commande et de Contrôle centralisés

➢ SAV : Service Après-Vente

➢ SP : Service Provisoire (simplifié ou signalisé)

➢ VIBRATEC : laboratoire de mesures spécialisé en dynamique des structures, en bruit etvibration

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Résumé

Le vendredi 2 décembre 2016 à 12 h 01 à la station Barbès-Rochechouart sur la ligne 2 du métro parisien, les quatrième et cinquième voitures d’une rame circulant en direction de Porte Dauphine déraillent lors de l’entrée en station. Les dégâts à l’infrastructure et au matériel roulant sont importants. Aucun voyageur n’est blessé dans l’accident, ni lors de l’évacuation de la rame.

La cause directe du déraillement est la chute du coffre onduleur de la 4e voiture, situé sous caisse, au cours de l’interstation La Chapelle – Barbès-Rochechouart. Les essieux du bogie de cette voiture sont alors montés sur le coffre, ce qui a conduit au déraillement.

La désolidarisation du coffre de la rame résulte de la rupture de ses quatre pattes de fixation. Les deux pattes avant ont d’abord rompu par fatigue, puis les deux pattes arrière par limite de résistance.

Les causes ayant amené la rupture par fatigue sont :

➢ la présence de contraintes résiduelles de montage dans les pattes du coffre, dont lavaleur n’avait pas été mesurée ;

➢ l’adjonction de contraintes supplémentaires liées à une autovibration générée par leventilateur fixé sur le coffre. Cette autovibration a été considérablement amplifiée parune fissuration à la longue des plots amortisseurs des fixations. La fissuration des plotsamortisseurs a été elle-même initiée par des contraintes de montage de ces plotspouvant dégénérer en fissurations lors de l’utilisation.

Un an auparavant, l’exploitant et le constructeur avaient connu un début d’incident demême nature, aux conséquences plus limitées. Les vérifications n’avaient pas été assezexhaustives.

L’analyse de cet incident a conduit le BEA-TT à adresser trois recommandations dans lesdomaines suivants :

➢ l’évolution de la norme de dimensionnement des diverses pièces constituant le matérielroulant par la prise en compte de l’autovibration ;

➢ la transmission des informations entre le constructeur du matériel roulant, lespropriétaires, les exploitants et les mainteneurs en cas de risque d’impact sur lasécurité ;

➢ l’organisation des campagnes de vérifications et contrôles de la RATP.

Il formule également une invitation à finaliser le processus de la maintenance de laventilation du coffre onduleur.

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1 - Constats immédiats et engagement de l’enquête

1.1 - Le déraillement en station Barbès-Rochechouart

Le vendredi 2 décembre 2016 vers midi, sur la ligne 2 du métro parisien, la rame T2025circule en direction de Porte Dauphine sur la voie 1. À l’issue de son arrêt à la stationLa Chapelle, le conducteur met en mouvement son train en pilotage automatique (PA).

Vue n° 1 : composition de la rame T2025

Quinze secondes plus tard dans l’interstation La Chapelle – Barbès-Rochechouart, unecoupure de courant provoque un freinage d’urgence (FU).

En parallèle, le conducteur constate l’allumage des voyants « arrêt immédiat » et« incident » sur son tableau de bord : il commande l’arrêt de son train.

Puis le courant électrique étant revenu, le conducteur reprend la circulation en conduitemanuelle, conformément à la procédure. Il constate alors une capacité de tractiondiminuée : il atteint la vitesse de 37 km/h. En parallèle, le voyant « incident » s’affiche autableau de bord.

À l’entrée à la station Barbès-Rochechouart, une nouvelle coupure de courant se produitet le voyant « arrêt immédiat » s’allume. Le conducteur arrête son train par un freinaged’urgence, puis procède à la visite de son train : il constate le déraillement des deuxdernières voitures. (N2 et S2)

Les quatre voitures de tête sont arrêtées à quai ; la dernière voiture est hors quai. Lesvoyageurs évacuent le train sans dommage. Ceux qui sont dans la dernière voiture horsquai utilisent l’intercirculation avec la 4e voiture.

1.2 - Le bilan de l’accident

L’évènement n’a fait aucune victime. Les dégâts à l’infrastructure et au matériel roulantsont conséquents.

1.2.1 - Les dégâts sur le matériel roulant

Les 4e et 5e voitures du train sont seules impactées par l’accident.

Le bogie arrière de la quatrième voiture est passé sous la cinquième voiture ; il estdéraillé. Le bogie avant de cette cinquième voiture est également désolidarisé de sacaisse et a également déraillé.

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Vue n°2 : le train déraillé en station Barbès-Rochechouart

Le coffre onduleur (cet équipement est présenté en paragraphe 2.5) de la quatrièmevoiture repose sur la voie, en aval des bogies déraillés : il est encore maintenu à la caissepar des câbles. Il est retourné (l’extrémité d’une patte de fixation est en haut) et encastrédans le rail extérieur de la voie 1.

Vue n° 3 : le coffre onduleur ayant provoqué le déraillement

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1.2.2 - Les dégâts à l’infrastructure

Les dégâts sur l’infrastructure débutent au niveau du pilier du pont enjambant les voies dela gare du Nord, une centaine de mètres après la station La Chapelle.

Vue n° 4 : dégâts sur l’infrastructure dans l’interstation La Chapelle – Barbès-Rochechouart

L’antenne continue du pilotage automatique (PA) située dans la voie, appelée « tapisPA », est arrachée sur tout le linéaire depuis environ 100 mètres en aval de la stationLa Chapelle. D’autres organes se trouvant au centre de la voie ont été endommagés.

L’infrastructure a subi d’importants dommages. Seront notamment remplacés :

➢ 2 fois 30 m de rail sur la voie circulée ;

➢ 55 m de rail de contact et de nombreux isolateurs ;

➢ 530 m de tapis PA ;

➢ le moteur et la tringlerie de l’aiguille se situant à l’entrée de la stationBarbès-Rochechouart.

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La station Barbès-Rochechouart

Le quai est endommagé en entrée de station : le nez de quai est éclaté sur environ 50 cmainsi que l’escalier d’extrémité d’accès à la voie.

Vue n° 5 : le train déraillé en entrée de la station Barbès-Rochechouart

1.3 - Les mesures prises après l’accident

La circulation sur la ligne 2 est interrompue après l’accident. Elle sera rétablie deux joursplus tard, le dimanche 4 décembre 2016 à 5 h 30, après remise des installations dans unétat permettant l’exploitation.

Les premières analyses visuelles montrent, selon toute vraisemblance, que sur les quatrepattes supportant le coffre onduleur, deux pattes courtes ont cassé par un phénomène defatigue et deux pattes longues ont rompu de façon brutale consécutivement à la premièreavarie. Le coffre est alors tombé sur la voie et a provoqué le déraillement.

RATP, l’exploitant mainteneur, et ALSTOM, le constructeur des trains, ont mis en œuvreun plan d’actions de sécurisation renforcée des pièces incriminées, pour assurer lemaintien en exploitation des rames qui en sont munies et qui circulent sur les cinq lignesdu métro parisien 1, 2, 5, 9 et 14.

1.4 - L’engagement de l’enquête

Au vu des circonstances de cet accident, le directeur du bureau d’enquêtes sur lesaccidents de transport terrestre (BEA-TT) a ouvert, le 5 décembre 2016, une enquêtetechnique en application des articles L. 1621-1 et R. 1621-22 du Code des transports.

Les enquêteurs du BEA-TT se sont rendus sur place et ont rencontré le conducteurdirectement impliqué dans l’accident et les représentants des différents servicesconcernés de RATP, ainsi que les représentants du constructeur ALSTOM. Ils ont pudisposer de l’ensemble des pièces et documents nécessaires à leurs analyses, et enparticulier des rapports établis par ces services.

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2 - Contexte de l’accident

2.1 - La ligne 2 Nation – Dauphine du métro parisien

La ligne 2 est l’une des 16 lignes du réseau métropolitain de Paris. Elle suit un parcourssemi-circulaire au nord de la ville, situé en quasi-totalité sur les boulevards dits desFermiers Généraux.

Elle est la deuxième ligne ouverte dans la capitale : son premier tronçon est mis enservice en décembre 1900 et elle est achevée en avril 1903 dans son tracé actuel entrePorte Dauphine et Nation. Elle n’a connu depuis aucune modification de son parcours.

Vue n° 6 : les stations de la ligne 2 Porte Dauphine – Nation

Longue de 12,3 kilomètres, elle dispose de 25 stations. Sur un peu plus dedeux kilomètres, elle est établie en viaduc, soit sur environ 20 % de sa longueur.Quatre stations sont aériennes dont les deux stations Barbès-Rochechouart etLa Chapelle.

La ligne 2 se classe au neuvième rang du réseau par sa fréquentation, avec 102,5 millionsde voyageurs en 2016 correspondant à 321 000 voyages par jour de semaine scolaire.Trois millions de kilomètres y ont été parcourus par les rames au cours de cetteannée 2016.

La gestion de la ligne est assurée par le poste de commande et contrôle centralisé (PCC)situé Boulevard Bourdon à Paris, dans le 4e arrondissement.

2.2 - La voie

Vue n° 7 : interstation La Chapelle – Barbès-Rochechouart

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2.2.1 - La communication intervoie 114/115

La communication 114/115 est une liaison entre les 2 voies, constituée des aiguilles 114et 115 ; elle est installée à l’extrémité des quais de la station Barbès-Rochechouart, côtéLa Chapelle.

Cette communication est utilisée lors d’incidents d’exploitation. Elle sert pour leretournement des rames dans le cadre des services provisoires (SP) : selon le lieu del’incident faisant obstacle à la circulation, le service est alors limité soit à la stationLa Chapelle, soit à la station Barbès-Rochechouart.

2.2.2 - Le rail de sécurité sur les ouvrages d’art

Le rail de sécurité a pour but de réduire les conséquences d’un déraillement danscertaines zones particulièrement exposées, telles que les sections en viaduc. Ce railpermet de limiter les déplacements transversaux des véhicules dont un ou plusieursessieux seraient déraillés, afin d’empêcher le renversement voire la chute en contrebasou le choc avec des obstacles avoisinants. Ce rail est disposé entre les deux rails deroulement, de façon dissymétrique, vers la file opposée à la zone exposée.

Les sections en viaduc de la ligne 2 du métro parisien sont équipées d’un tel rail desécurité.

2.2.3 - Le tapis « Pilotage Automatique »

Les lignes du métro parisien1 sont équipées du pilotage automatique (PA) des trains, quipermet la circulation sans intervention du conducteur, à l’exception du départ du train enstation. Il permet à la rame de rouler à la vitesse optimale. Pour ce faire, l’automatismeembarqué suit un programme de marche inscrit dans la voie tout en respectant lasignalisation.

C’est le tapis PA qui assure la transmission de ces informations au train, par induction. Ilcourt dans toute la voie entre les 2 rails de roulement, légèrement désaxé.

2.2.4 - Le troisième rail

Le métro parisien est entièrement alimenté par traction électrique. Le troisième rail est latechnique utilisée pour le captage du courant électrique.

La voie comporte deux rails de roulement et un troisième rail placé à côté, dit « decontact », qui fournit l’électricité. Le courant électrique est transmis au train parl’intermédiaire de patins glissants, maintenus en contact avec le troisième rail.

1 Sauf les lignes 3bis, 7bis et 10

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2.3 - Le matériel roulant de la ligne 2

Romain DC

Vue n° 8 : rame MF01

Le matériel est de type « MF01 » MF pour matériel ferroviaire par différenciation aumatériel MP roulant sur pneus. Quant à 01, ce sont les deux derniers chiffres du millésimede l’année au cours de laquelle le contrat de fourniture a été signé.

Ce matériel a été conçu pour circuler sur les lignes 2, 5 et 9 du métro parisien, enremplacement du matériel MF-67 ; il est construit par un consortium d’industriels, dontALSTOM, responsable du lot comprenant les coffres onduleurs objet du présent rapport.La RATP en a commandé 173 exemplaires, répartis sur les 3 lignes :

➢ 46 rames pour la ligne 2 ;

➢ 52 rames pour la ligne 5 ;

➢ 75 rames pour la ligne 9.

La première rame MF01 n° T2001 de présérie a été livrée en décembre 2006 et affectée àla ligne 2. Puis les livraisons se sont échelonnées de mai 2008 jusqu’à l’été 2017.

Ce matériel a été régulièrement autorisé à circuler sur la ligne 2 par un arrêté du préfet dela région Île-de-France en date du 8 juillet 2009. Cet arrêté précise que la conduite enpilotage automatique avec voyageurs peut être utilisée.

Un train est constitué de 5 voitures : 2 remorques d’extrémité équipées chacune d’unecabine de conduite et dénommées « S » dans la nomenclature RATP, et 3 motricesintermédiaires dénommées « N ». La conception des voitures est de type « boa »,c’est-à-dire avec une intercirculation à passage libre.

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Vue n° 9 : composition d’une rame MF01

La longueur d’un train est de 76 mètres, pour une masse à vide en ordre de marche de125 tonnes. L’emport est de 557 voyageurs en heure de pointe. La vitesse maximale estde 70 km/h. Chacune des 3 motrices est équipée de 2 bogies bimoteurs ; la chaîne detraction2 de chaque motrice est refroidie par air, par ventilation forcée.

Vue n° 10 : cabine de conduite du MF01

La cabine de conduite est équipée d’écrans à cristaux liquides, permettant égalementl’aide à l’exploitation et l’aide à la maintenance.

C’est un matériel apprécié des conducteurs : il freine bien, il réagit bien, la cabine estspacieuse et insonorisée, et on y est bien assis. Il est agréable à conduire. L’ergonomiede conduite permet une bonne position de la main sur le manipulateur.

La RATP assure seule l’exploitation et la maintenance du matériel. IdFM en est lepropriétaire depuis la loi n° 2009-1503 du 8 décembre 2009 relative à l’organisation et à larégulation des transports ferroviaires (loi ORTF), et le met à disposition de la RATP dansle cadre de contrats quinquennaux d’exploitation.

La rame impliquée dans le déraillement du 2 décembre était la rame T2025, livrée le8 février 2010.

2 La chaîne de traction est l’ensemble des composants allant de la captation sur le 3e rail du courantélectrique à sa transformation en des caractéristiques utilisables par les moteurs du train.

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2.4 - La conduite d’un train « MF01 »

2.4.1 - Le pilotage automatique

Ce matériel dispose de la conduite automatique avec conducteur, dont le supporttechnique est le tapis PA : après fermeture des portes en station par le conducteur, le PAassure l’acheminement jusqu’à l’arrêt à la station suivante. Le tapis PA, qui est posé entreles rails de la voie, indique à l’automatisme de conduite l’allure à suivre. Le modeautomatique est le mode habituel.

Le train dispose aussi de la conduite manuelle contrôlée (CMC) : c’est le conducteur quiassure toutes les fonctions de conduite, dont la régulation de la vitesse. Le respect desvitesses maximales est assuré par un contrôle automatique ponctuel.

Afin de maintenir sa compétence, le conducteur doit effectuer quotidiennement au moinsune course sur chaque voie en CMC.

La philosophie générale de la conduite sur le réseau métropolitain, univers en tunnel,confiné et peu éclairé, est d’amener le train à quai pour s’arrêter. Si un train est en causedans un incident (incendie, court-circuit…), l’arrêt en interstation souterraine ou aérienneest à éviter en acheminant ce train en station afin de faciliter une éventuelle évacuationdes voyageurs ou d’améliorer les conditions d’intervention des secours.

2.4.2 - Les disjonctions du courant de traction

Lorsque l’intensité du courant de traction dépasse un seuil préétabli, les disjoncteurs deprotection des installations provoquent une coupure du courant appelée disjonctiond’intensité (DI). Elle se traduit par une absence de tension dans le 3e rail d’alimentationet, donc, dans la rame.

Après une DI, un automatisme referme les disjoncteurs qui se sont ouverts. En l’absencede nouvelle DI, l’incident est clos. Sur le réseau urbain de la RATP, il y a environ 1 300 DIpar an ; ce qui en fait un évènement connu et usuellement pratiqué par les opérateurs.

Si la tension est de nouveau coupée, le centre de supervision déclare un incident ligne :des investigations plus poussées sont entreprises : la cause de la disjonction doit êtreidentifiée. Cela a été le cas le 2 décembre 2016 avec la rame T2025.

2.4.3 - La conduite en cas de disjonction du courant de traction

Lorsqu’il constate une absence de tension, le conducteur arrête son train et informe lasupervision de toutes les constatations utiles à la détermination de la cause du manquede tension. Cet arrêt s’effectue avec un freinage de service, et non un freinage d’urgence.

Après une 1re DI, la remise sous tension est automatique. Le chef de régulation s’informeauprès des conducteurs de la cause origine de l’évènement. Les conducteurs impliquésne procèdent pas à la visite de leur train.

Dès le retour de la tension, chaque conducteur se conforme aux ordres reçus du chef derégulation. En cas d’absence de communication avec la supervision, le conducteur repartde lui-même jusqu’à regagner la station suivante avec un effort de traction qu’ilcommande réduit de moitié.

Dans tous les cas, il redémarre en CMC jusqu’à la station suivante pour y amener sontrain. Dès l’arrêt à la station suivante, et si rien ne s’y oppose par ailleurs, le modeautomatique peut être à nouveau utilisé.

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2.4.4 - Le voyant « arrêt immédiat »

Le MF01 est équipé d’un voyant d’alarme « arrêt immédiat » (voir paragraphe 3.3.4). Cevoyant s’allume en diverses circonstances, tel un incident électrique sur le train. Lorsquele conducteur constate l’allumage du voyant « arrêt immédiat », il arrête son train par unfreinage d’urgence (FU) qu’il y ait ou non du courant électrique dans le 3ᵉ rail. Puis ilobserve ses écrans pour prendre connaissance des informations et de la situation.

2.4.5 - La résistance anormale au roulement

Conformément à ses fiches de procédure, lors de la remise en mouvementconsécutivement à une DI, le conducteur doit rechercher une éventuelle résistanceanormale au roulement : juste après le départ, le conducteur repasse la traction au neutreafin de vérifier qu’il y a absence de retenue. Si tel n’est pas le cas, la procédure prévoitl’arrêt immédiat, y compris hors station. Puis le conducteur doit identifier l’organe deroulement en cause, bogie ou essieu, par visite du matériel, éventuellement depuis l’autrevoie en demandant sa protection.

2.5 - Le coffre onduleur et son groupe motoventilateur

2.5.1 - La fonction du coffre onduleur

Le coffre onduleur est un équipement électrique qui assure la transformation du courant750V continu, issu du rail d’alimentation, en courant alternatif utilisable par les moteurs.La transformation est effectuée par des transistors bipolaires à grille isolée, dits IGBT,largement utilisés en électronique de puissance pour l’alimentation des moteursélectriques.

Chaque motrice du matériel MF01 est équipée de son coffre onduleur, soit 3 coffresonduleurs par rame. Chacun pèse environ 275 kg. Ses dimensions sont les suivantes :

➢ longueur : 1 168 mm ;

➢ largeur : 804 mm ;

➢ hauteur : 464 mm.

Vue n° 11 : le coffre onduleur d’un MF01

Le coffre onduleur tombé le 2 décembre 2016 portait la référence MA-0028.

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2.5.2 - Le groupe motoventilateur

Le coffre onduleur est équipé d’un groupe motoventilateur (GMV), disposé sur l’une deses extrémités et qui assure le refroidissement par air des équipements électroniques depuissance internes du coffre. Le GMV est constitué d’une roue à ailettes actionnée par unmoteur. Le diamètre de l’hélice est de l’ordre de 300 mm.

Vue n° 12 : le GMV

2.5.3 - Le montage du coffre onduleur sur la caisse

Le coffre onduleur est suspendu sous la motrice. Il est maintenu au moyen de 4 pattes defixation.

Les pattes de fixation ont pour fonction de faire l’interface entre le coffre et le train. Cescoffres onduleurs sont montés sur de nombreux autres matériels ALSTOM, vendus àtravers le monde. Chaque type de matériel peut disposer de pattes aux formes,matériaux et longueurs spécifiques selon le mode de fixation sous train.

Les pattes sont fournies avec le coffre sur lequel elles sont fixées.

Vue n° 13 : positionnement des pattes courtes et longues sur le coffre onduleur

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Les pattes sont en aluminium 6082 T651. Pour le matériel MF01, elles ont deux designs :d’un côté des pattes longues et de l’autre côté des pattes courtes. Pour le matériel MP053

il y a uniquement des pattes longues, identiques aux pattes longues du MF01.

Vue n° 14 : patte courte et patte longue du coffre onduleur

Au final, les matériels MF01 et MP05 sont équipés du même coffre onduleur à deuxécarts près :

➢ le coffre onduleur du MP05 n’utilise que des pattes de fixation longues ;

➢ le coffre onduleur du MP05 est orienté longitudinalement par rapport au train.

Comme pour tout ce qui se trouve sous caisse, le montage est dit « assuré en sécuritépositive » : le cisaillement des vis de fixation n’est pas suffisant pour conduire à la chute.En effet, la forme des pattes maintient en place le coffre onduleur après rupture des vis defixation grâce à l’excroissance réalisée en partie basse de celles-ci.

Les extensions des pattes vers le sol sont utilisées lorsque le coffre est déposé : cesextensions servent de support au coffre afin de protéger les équipements en partieinférieure qui ne supporteraient pas le poids du coffre.

3 MP05 matériel présenté au paragraphe 2.6

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2.6 - Une autre rame de la RATP avec le même coffre onduleur

Le présent rapport investigue également sur le matériel MP05, car cette rame disposed’un coffre onduleur identique à celui du matériel MF01, avec cependant des accroches àla voiture et une orientation différentes.

C’est un matériel roulant sur pneus, dont l’exploitation est entièrement automatique.

Vue n° 15 : rame MP05

Matériel plus récent, il a été réceptionné de novembre 2011 à juin 2016. Ce matérielcircule aujourd’hui sur les lignes 1 et 14, avec respectivement 56 et 11 exemplaires.

Une rame est constituée de 6 voitures : 4 motrices intermédiaires et 2 remorquesd’extrémité.

La chaîne traction de chaque motrice est refroidie par air par ventilation forcée, commesur le matériel MF01.

2.7 - La norme NF EN 61373

Les industries de construction mécanique, comme toutes les industries, s’appuient surdes normes pour dimensionner les divers constituants de leurs produits.

Une norme peut être définie de la façon suivante : « spécification technique établie avecla coopération et le consensus ou l’approbation générale de toutes les parties intéressées,fondée sur les résultats conjugués de la science, de la technologie et de l’expérience,visant à l’avantage optimal de la communauté dans son ensemble et approuvée par unorganisme qualifié sur le plan national ou international. »

ALSTOM utilise la norme NF EN 61373 pour vérifier le dimensionnement correct descoffres onduleurs et de leurs composants, incluant les pattes de fixation. Elle a pour titre« Applications ferroviaires – Matériel roulant – Essais de chocs et vibrations ». Elle est

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approuvée par la Commission électrotechnique internationale (CEI), par le Comitéeuropéen de normalisation électrotechnique (CENELEC) et par l’Association française denormalisation (AFNOR). Cette norme « spécifie les exigences d’essai des matérielsdestinés à être utilisés sur les véhicules ferroviaires soumis à des vibrations et à deschocs dus à la nature de l’environnement d’exploitation ferroviaire ».

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3 - Compte rendu des investigations effectuées

3.1 - Les déclarations et témoignages

Les déclarations présentées ci-dessous ont été établies par les enquêteurs techniquessur la base des déclarations écrites dont ils ont eu connaissance et de celles qu’ils ontrecueillies verbalement lors des auditions qu’ils ont réalisées. Ils ne retiennent que leséléments utiles pour éclairer la compréhension et l’analyse des événements et pourformuler des recommandations. Il peut exister des divergences entre ces différentesdéclarations recueillies et les constats ou analyses présentés par ailleurs.

3.1.1 - Les déclarations du conducteur du train

Conducteur de métro depuis 2005, il est venu sur la ligne 2 en 2010 à sa demande, carcette ligne est équipée des trains modernes MF01 qui, selon lui, sont agréables àconduire, freinant bien et bien motorisés, avec une cabine de conduite spacieuse etinsonorisée et à l’ergonomie bien pensée et aboutie.

Le conducteur effectuait son premier train de la journée de service, sous le numéro demarche 228. La journée du vendredi 2 décembre 2016 était une journée courante.

La prise de service s’est faite à la station Nation à 11 h 30. La rame T2025 était à quai etelle avait déjà effectué des rotations. Le conducteur a fait le 1er tour en conduite enpilotage automatique.

Après la station La Chapelle, plusieurs voyants s’allument sur le tableau de bord ; enparticulier sur l’écran central, les messages « arrêt immédiat » et « courant coupé » sontprésentés. Derrière le conducteur, l’éclairage de la cabine voyageurs bascule en réduit,indiquant un passage sur batteries. Il l’identifie comme une disjonction d’intensité (DI). Leconducteur a l’habitude de la DI : il est confronté régulièrement à ce type d’incident etparfois plusieurs fois par semaine. À l’aide du système de sonorisation, il fait uneannonce aux voyageurs leur indiquant la panne de courant et la nécessité de patienter.

Puis le courant électrique revient. Tout est normal : il n’y a plus de message sur lesconsoles ; la cabine voyageurs est de nouveau allumée complètement. La rame sur lavoie en face repart.

Le conducteur applique la procédure sécuritaire du départ hors station qui prévoit laconduite en manuel afin d’être plus vigilant.

Le train repart normalement.

Puis un voyant s’allume et le train n’accélère plus aussi fortement que d’habitude. Comptetenu du profil en rampe et de la vitesse plafond à cet endroit, le conducteur envisageaitd’atteindre la vitesse de 40 km/h. Le conducteur pense que 2 motrices sur 3 sont horsservice. Il en informe le poste de commande et de contrôle centralisés (PCC).

Lors de l’arrivée à la station Barbès-Rochechouart, l’écran de droite flashe et une bandebleue apparaît au centre. Les messages au tableau de bord demandent l’arrêt immédiat,ce que fait le conducteur.

Le train est arrêté avant la tête de quai. Le conducteur suppose une avarie au matérielroulant.

Les voyageurs sur le quai viennent lui dire « vous avez déraillé ». Il relaie l’information auPCC. Il a conscience d’un incident grave.

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Conformément à la procédure, suite à la demande du PCC de recueillir des informationscomplémentaires, il se rend en queue de son train par l’intercirculation de la rame. Ilrecherche d’éventuels blessés : aucun n’est constaté. Il constate que le plancher de lavoiture 4 n’est plus plan. De retour en cabine de tête, il rend compte au PCC. Il confirmeque le train 228 est déraillé.

3.1.2 - Les communications du PCC

Le BEA-TT a analysé les échanges du PCC de la ligne 2 avec son environnement pour lapériode 12:00-12:30, le début de l’écoute se situant lorsque la rame T2025 quitte lastation La Chapelle. Ce sont les communications du PCC avec le conducteur du trainaccidenté et les autres conducteurs présents sur la ligne, le commandement central de laRATP, les autres services de la compagnie tels que celui en charge de l’alimentationélectrique, et les intervenants sur place.

Le PCC identifie les rames et les conducteurs avec leur seul numéro de marche, enl’occurrence le numéro 228 pour la rame T2025 et son conducteur.

Lors de la première mise hors tension, dont on découvrira plus tard qu’elle est consécutiveà la chute du coffre onduleur de la rame 228, le PCC en recherche la cause. Maisl’alimentation électrique s’étant automatiquement rétablie, l’incident est clos.

Environ une minute plus tard, le PCC constate une nouvelle mise hors tension qui, elle, vapersister. Le PCC lance les recherches pour en identifier la cause.

Immédiatement, c’est la rame 228 qui est identifiée comme étant la cause très probablede la DI, bien que la nature réelle de l’incident ne soit pas encore connue. Le PCC seconcerte avec le gestionnaire de l’alimentation électrique.

Une minute 45 secondes environ après la 2nde mise hors tension, le conducteur de la rame228 informe le PCC qu’« il semblerait qu’un bogie en dernière voiture est déraillé. »

Cette nouvelle information reçue, en association avec le constat de la perte du contrôle del’aiguillage de Barbès-Rochechouart, le PCC conclut à un déraillement, qui est unaccident grave. Il appelle les renforts RATP et fait commander les moyens de relevage.

Après la mise en sécurité, en particulier électrique, et la confirmation de l’absence deblessé, le souci a été l’engagement des ressources, disponibles ou mobilisables, pour lareprise de l’exploitation sur les parties non impactées par l’accident et pour la remise enétat.

Le PCC se projette sur l’exploitation dégradée de la ligne 2 et demande la manœuvre denombreux rupteurs4 pour reprendre le service sur les parties exploitables. Ce qui est laprocédure en une telle circonstance.

4 Rupteur : appareil d’interruption permettant de modifier l’alimentation électrique du 3e rail du métro

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3.2 - L’examen des données de l’enregistreur de bord

Vue n° 16 : les données de l’enregistreur de bord

Les données de l’enregistreur de bord ont été exploitées.

La vue n° 16 montre un extrait des données issues de l’enregistrement de la rame T2025le jour de l’accident.

Après un arrêt à la station La Chapelle de 22 secondes, le train repart normalement ; il est11:59:42. Le train est en conduite automatique. Une montée en vitesse jusqu’à 51,3 km/hest constatée.

Puis survient une « Anomalie informatique code = 2 ». Elle sera enregistrée cycliquementtoutes les 10 minutes : cette anomalie indique des connexions interrompues, conséquencede la chute du coffre onduleur MA-0028 et de ses liaisons électriques arrachées.

À 12:00:02, le PA déclenche un FU. Puis le courant électrique d’alimentation est coupé ;alors le conducteur renouvelle l’ordre de FU par ses organes de commande.

Sur l’écran d’aide à l’exploitation en cabine, les messages suivants sont affichés :

➢ courant coupé ;

➢ FU PA (Freinage d’urgence par le pilotage automatique) ;

➢ une motrice inactive.

Le train s’arrête à 12:00:10. Le courant revient moins de 4 secondes après l’arrêt.

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À 12:00:32, le pilotage du train est passé sur conduite manuelle. Le train avance2 secondes plus tard.

Après une montée à la vitesse de 17 km/h, l’effort traction est relâché pendant5 secondes. Conformément aux fiches 70 et 71 de son guide de conduite, le conducteurrecherche une éventuelle résistance anormale au roulement. La courbe des vitesses nemontre pas de « dur mécanique », c’est-à-dire de résistance.

Vient ensuite une alternance de positions du manipulateur entre « traction » et« neutre » ; la vitesse monte lentement pour stagner autour de 35 km/h.

À 12:01:37, il se produit une nouvelle disjonction ; la vitesse décroît lentement.

Le dernier enregistrement exploitable est effectué à 12:01:45 ; la vitesse est alors de15,5 km/h. Puis, suite au choc et à l’arrachage de câbles électriques, les donnéesenregistrées deviennent incohérentes, donc inexploitables.

Les dernières informations présentes dans l’enregistreur laissent penser quel’encastrement dans le quai du 2ᵉ bogie de la quatrième voiture s’est produit à la vitessed’environ 15 km/h.

Le schéma suivant présente de façon chronologique la relation entre la position dumanipulateur « Traction-Freinage » et la vitesse de la rame depuis le passage en conduitemanuelle jusqu’à l’arrêt à Barbès-Rochechouart.

Vue n° 17 : manipulateur de commande et vitesse depuis l’interstation jusqu’à Barbès-Rochechouart

3.3 - Les constats effectués sur les lieux de l’accident

L’ensemble des éléments recueillis permet de dresser un scénario assez précis desévénements ayant entraîné le déraillement de la rame T2025.

3.3.1 - Les constats effectués sur l’infrastructure

Des premiers constats, la pièce à l’origine de la détérioration des éléments d’infrastructureest suffisamment large pour toucher à la fois le rail de sécurité, le tapis PA et les fixationsdes traverses au tablier du pont, soit quasiment toute la largeur de la voie.

Une centaine de mètres après le départ de la station La Chapelle, les premières traces dedégradations de l’infrastructure apparaissent. Le coffre onduleur se désolidarise de lacaisse à ce moment-là. Entre ce point et l’appareil 115, soit environ 380 m, le coffreonduleur est resté en appui sur le rail de sécurité et le tapis PA, ce qui lui a permis d’être

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poussé par le bogie arrière de la voiture N2. Quelques mètres en amont de l’appareil 115,la fin du rail de sécurité conduit le coffre onduleur à descendre sous la table de roulementcôté rail de gauche dans le sens de la marche. L’essieu avant du bogie roule sur le coffreencore maintenu par ses câbles et reste dessus. L’aiguille de voie déviée guide le coffrevers le rail de droite et le bogie positionné dessus hors de la voie. Ensuite, le coffre restebloqué sous le bogie jusqu’à l’entrée à quai. Étant en dehors du gabarit, le bogie frappe lenez de quai, cassant les fixations caisse / bogie et laissant le coffre avancer plus avanttoujours traîné par les câbles. Le bogie avant de la dernière remorque S2 vient à son tourheurter le bogie déjà encastré dans le quai ; ses fixations caisse / bogie se rompentégalement.

Le train s’arrête.

Il n’y a aussi aucune trace de montée de roue sur le rail, pas plus que de trace de rouesur les traverses. L’absence de ces traces est un indice fort que le train est resté en voiejusqu’à la station Barbès-Rochechouart. Le bogie arrière de sa 4e voiture n’a déraillé quelors de son passage sur l’appareil de voie 115 avant l’entrée en station.

Vue n° 18 : déraillement sur la communication 114/115

3.3.2 - Les constats effectués sur le matériel roulant

Le coffre onduleur de la motrice N2 s’est désolidarisé par rupture de ses quatre fixationsau sortir de la station La Chapelle, au niveau du pont enjambant les voies de la gare duNord. Ce coffre, toujours maintenu par ses câbles et poussé par l’essieu, a été traîné parla rame en glissant d’un côté sur le rail de sécurité et de l’autre sur le tapis PA. Le supportdu tapis PA composé essentiellement de bois a cédé sous le poids du coffre et le tapis encaoutchouc a été arraché. Au passage de l’aiguille 115, le coffre est guidé vers l’extérieurde la voie. Au niveau de la convergence des rails, le coffre se bloque. Le 2ᵉ bogie de lavoiture le percute et déraille au niveau du talon de l’aiguillage. Le bogie déraillé engage legabarit et vient percuter le nez de quai de la station Barbès-Rochechouart, ce qui l’arrête ;le bogie suivant, de la dernière voiture, vient s’encastrer dans le bogie déraillé et déraille àson tour avant que le train ne s’arrête.

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Vue n° 19 : position du coffre onduleur sous la motrice N2

Sous la 4ᵉ voiture, les 4 pattes de fixation du coffre onduleur sont rompues, comme lemontrent les 2 vues suivantes. Les 2 pattes avant, pattes courtes, sont rompues enfatigue au niveau du congé. Les 2 pattes arrière, pattes longues, sont rompues par flexionau premier point de fixation du coffre, sur un trou de passage de vis.

Vue n° 20 : les pattes courtes du coffre onduleur sous la motrice N2

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Vue n° 21 : les pattes longues du coffre onduleur sous la motrice N2

Les témoins peints sur les liaisons ne sont pas rompus, permettant de conclure qu’il n’y apas eu desserrage des liaisons.

3.3.3 - Conclusion sur la cause immédiate du déraillement

Le coffre onduleur a chuté sur la voie à la suite de la rupture de ses 4 pattes de fixation.Puis le bogie arrière de la voiture l’a poussé vers l’aiguille 115.

C’est le coffre onduleur bloqué en talon de cette aiguille qui a provoqué le soulèvement du1er essieu du bogie arrière de la voiture et sa sortie du gabarit. Ensuite lors de l’entrée enstation, ce bogie s’est arrêté brusquement lorsqu’il a heurté le quai.

3.3.4 - Le scénario rejoué sur simulateur

La RATP dispose d’un simulateur dynamique du MF01, sur lequel les conducteurs sontformés et entraînés. Ce simulateur a permis de reconstituer, à partir des enregistrementsde la rame accidentée, les diverses phases précédant le déraillement du 2 décembre 2016.

Les vues suivantes présentent l’affichage de l’écran central (voir vue n° 10) lors desdiverses phases de circulation entre les stations La Chapelle et Barbès-Rochechouart.

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Après que le conducteur acommandé la fermeture des portes,le pilotage automatique (PA) amènele train jusqu’à l’arrêt dans lastation suivante.

Vue n° 22 : le train roule sous pilotage automatique

Le coffre onduleur vient de tombersur la voie, provoquant un court-circuit dans le rail d’alimentation.Cela se traduit par les messages« incident » et « arrêt immédiat »présentés sur l’écran frontal. Le conducteur a pour consigne decommander un freinage d’urgence.En parallèle, le PA déclenche unfreinage d’urgence.

Vue n° 23 : une absence de tension est détectée par le train

Le conducteur est passé enconduite manuelle : c’est lui quicommande toutes les fonctions dutrain.Il a le message « incident » quiest présenté en permanence : laprocédure prévoit de regagner lastation suivante si la rame neprésente pas de difficulté auroulage. Puis il devra effectuerdes sondages pour déterminerl’origine de l’incident.

Vue n° 24 : le train est reparti sous l’action du conducteur.

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Les informations présentées parl’écran de droite renseignent sur lesmessages d’alarme.Ici, le message « Motrice inactive »est affiché, invitant le conducteur àrentrer dans le message.

Vue n° 25 : écran récapitulant les messages à consulter

Le train affiche un autodiagnosticsur son état afin de renseigner leconducteur.En l’état, c’est la dernière motricequi est inactive.

Vue n° 26 : état du train

Le train vient de dérailler lors del’entrée en station Barbès-Rochechouart avec un nouveaucourt-circuit. Ce qui affiche lemessage « arrêt immédiat ».

Remarque : la vitesse affichée n’estpas la vitesse réelle, cela parcommodité dans l’utilisation dusimulateur.

Vue n° 27 : l’affichage lors du déraillement

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3.3.5 - Discussion sur le traitement des disjonctions d’intensité

Le 2 décembre 2016, la première DI n’a pas conduit à l’immobilisation du train. La tensiond’alimentation rétablie automatiquement, l’application des règles de conduite de la RATPa abouti à la remise en marche. Puis le conducteur a fait une recherche de retenue auroulement5 qui s’est révélée négative.

En effet, il est essentiel de ne pas séjourner en tunnel hors station, compte tenu desconséquences d’un incendie et des difficultés d’évacuation. D’ailleurs, ce principeexplique l’inhibition du frein de secours sur les métros en interstation.

Comparée aux procédures des réseaux similaires de l’UITP6, la procédure RATP estplutôt plus restrictive que la moyenne : sur la majorité des réseaux, la DI n’est passynonyme d’arrêt immédiat, mais de ralliement de la station suivante.

Compte tenu des avantages et des inconvénients potentiels de chaque option, rien nemontre aujourd’hui que la procédure de la RATP doive évoluer.

3.4 - Les pattes de fixation du coffre onduleur

3.4.1 - Le point de rupture des pattes

Les 4 pattes du coffre onduleur de la motrice N2 sont rompues :

➢ les 2 pattes courtes sont rompues au niveau du congé avec le faciès habituel d’unerupture en fatigue ;

Vue n° 28 : position des pattes courtes sur le coffre

➢ les 2 pattes longues sont rompues plus bas, par flexion au niveau du premier trou depassage de vis sur la zone de lamage.

Compte tenu du sens de marche du train, les pattes longues se trouvaient à l’arrière.Celle à gauche est tordue laissant penser à un basculement du coffre vers l’avant.

5 La résistance anormale au roulement et le défaut de motricité à l’accélération sont 2 notions différentes.

6 Union Internationale des Transports Publics

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Vue n° 29 : position des pattes longues sur le coffre

Aucune vis n’est manquante dans la fixation des pattes de maintien / poutre support.

3.4.2 - La conception de la patte

Le design et la nature de la matière des pattes ont évolué au cours du temps :

➢ au début des études de conception, les pattes étaient mécano-soudées en inox. Ellesont ensuite évolué en pièces usinées en aluminium.

➢ pendant la phase de conception et au début de la série, la nature de l’aluminium aévolué plusieurs fois, la dernière nuance référencée 6082-T651 étant la plus dure ; leschangements de nuance ont fait suite à un problème de matage aux points de vissageet à une modification de la législation sur la protection des salariés vis-à-vis dessubstances utilisées pour le traitement de surface ;

➢ le rayon du congé, initialement à 15 mm sur les pattes mécano-soudées a évolué à2 mm sur les pattes en aluminium.

Au final tous les trains ont été livrés avec des pattes en aluminium monobloc, obtenuespar filage et usinage. Les premiers éléments de la flotte des MF01 ont fait l’objet d’unrétrofit pour recevoir des pattes au dernier design de juin 2009.

3.5 - La campagne de sécurisation des rames MF01 et MP05

Sans attendre la fin des enquêtes qui se sont orientées dès le début des investigationsvers une rupture des pattes courtes par fatigue (confirmé par la suite), la RATP etALSTOM ont mis en œuvre des mesures afin de reprendre l’exploitation.

La campagne de sécurisation a été orientée suivant trois axes :

➢ l’inspection visuelle de toutes les pattes de fixation sur l’ensemble de la flotte, orientéesur la recherche de ruptures ou de fissures détectables visuellement ;

➢ la mise en place d’un système provisoire de pare-chute du coffre onduleur indépendantafin de pallier les conséquences d’une nouvelle défaillance sur une patte : sanglagedes coffres onduleurs pour l’ensemble des parcs MF01 et MP05 ;

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Vue n° 30 : coffre onduleur de MF01 sanglé

➢ le contrôle par ressuage des 4 pattes de fixation de l’ensemble du parc des coffresonduleurs de MF01. Les quelques cas suspectés de fissuration ont fait l’objet dedéposes immédiates systématiques et d’un nouveau contrôle par ressuage sur organesdéposés ; ces derniers n’ont toutefois pas révélé de spectres de fissuration ou defissures avérées.

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4 - L’analyse du déroulement de l’accident

Les constats immédiats effectués après l’accident, rapportés dans le chapitre précédent,permettent de reconstituer le déroulement de l’accident.

Le vendredi 2 décembre 2016, le conducteur débute sa journée de service à la stationNation, où il prend la rame T2025 pour la marche 228 ; cette rame a déjà assuré plusieursrotations. La circulation se fait en pilotage automatique et tout se passe conformément àce qui est prévu jusqu’à la station La Chapelle.

À 11:59:42, après un arrêt à la station La Chapelle de 22 secondes, le train repartnormalement. Le train est en conduite automatique. Une montée en vitesse jusqu’à51,3 km/h est assurée, la vitesse limite étant à cet endroit de 55 km/h.

À 12:00:02, au passage du viaduc enjambant les voies de la gare du Nord, les pattescourtes du coffre onduleur situé sous la 4ᵉ voiture se rompent par fatigue. Il pivote versl’avant. Les pattes longues subissent alors un effort de flexion au-delà de leur limiteélastique et rompent brutalement. Ses quatre pattes de fixation étant rompues, le coffreonduleur se détache, chute sur la voie et provoque un court circuit, mettant hors tension le3ᵉ rail. Conformément à ce qui est prévu en une telle circonstance, le pilotageautomatique (PA) déclenche un freinage d’urgence (FU).

À 12:00:05, les voyants « arrêt immédiat » et « incident » s’allument sur le tableau debord. Conformément à la procédure sur MF01, le conducteur commande, pendant laphase d’arrêt du pilotage automatique, un FU à l’aide de ses commandes en cabine.

À 12:00:10, le train est immobilisé sur le viaduc à 226 m environ en aval de la stationLa Chapelle. Le conducteur constate alors l’allumage du voyant « courant coupé » ; àl’aide du système de sonorisation, il fait une annonce aux voyageurs leur indiquant lapanne de courant et la nécessité de patienter.

À 12:00:13, le court-circuit a disparu et le courant d’alimentation est rétabliautomatiquement. Les voyants d’alarme s’éteignent en cabine de conduite.

À 12:00:32, conformément à la procédure, et comme aucune information ne s’opposealors à la remise en mouvement de la rame, le conducteur passe en conduite manuellecontrôlée (CMC). A 12:00:38, le conducteur redémarre.

Après recherche par le PCC, le conducteur de la rame 228 signale qu’il doit être àl’origine de la DI. Constatant une perte de motricité et le voyant « incident » allumé surson tableau de bord, il estime avoir deux motrices inactives. Le conducteur continue samarche, car il applique la procédure consistant à rejoindre le quai le plus proche pourmettre en sécurité les voyageurs.

Pendant ce temps, le coffre est tiré, maintenu par ses câbles ou poussé par le bogiearrière de la 4ᵉ voiture, pour partie sur le rail de sécurité et pour partie sur le tapis PA.

À 12:00:47 : la vitesse est de l’ordre de 17 km/h ; le conducteur met en position neutre lemanipulateur de traction, afin de détecter une éventuelle résistance à l’avancement. Lavitesse reste constante, montrant ainsi l’absence de dureté mécanique contrariant leroulage du train.

Pendant les 50 secondes suivantes, il y a une succession d’accélérations et de roulagessur l’erre, la vitesse montant à 37 km/h, pour un maximum autorisé de 55, puis de40 km/h.

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À 12:01:35, la vitesse est de 30 km/h ; le conducteur freine légèrement à l’approche de lastation Barbès-Rochechouart.

Arrivé au niveau de l’appareil de voie n° 115, l’interruption naturelle du rail de sécurité apermis au coffre de descendre sur les traverses côté rail gauche. Le rail de la voie déviéeentraîne alors le coffre vers le rail droit : le coffre se bloque dans la convergence, le bogiedéraille en montant sur le coffre et sort de la voie.

À 12:01:37, le bogie arrière déraillé de la 4ᵉ voiture du train provoque un court-circuit ensortant du gabarit. Ce qui fait disjoncter à nouveau l’alimentation électrique. La vitesse dutrain est alors de 25 km/h.

À 12:01:45, le bogie déraillé et engageant le gabarit heurte le nez de quai de la stationBarbès-Rochechouart ; la vitesse est alors de 15 km/h. Le train s’arrête sèchement avecles quatre premières voitures à quai et la dernière voiture totalement hors quai.

En parallèle, observant l’allumage du voyant « arrêt immédiat » à son tableau de bord, leconducteur arrête d’urgence son train, puis va à la visite de sa rame. Il constate ledéraillement d’un bogie.7

Le PCC de la ligne 2 perd le contrôle de l’aiguille 115, située sur la voie circulée par larame 228 à l’entrée de la station Barbès-Rochechouart. Après échange avec leconducteur de la rame 228, il identifie cette rame comme la cause de la disjonction suiteau déraillement.

À 12:07, la police nationale et la brigade des sapeurs-pompiers de Paris arrivent surplace.

Aucun voyageur n’est blessé dans l’accident, ni lors de l’évacuation de la rame.

Le service complet de la ligne 2 sera rétabli le dimanche 4 décembre 2016 à 5 h 30 aprèsremise en état des installations.

La cause immédiate du déraillement étant la chute du coffre onduleur suite à la rupture deses pattes de fixation, nos investigations se sont concentrées sur la recherche de l’originede cette rupture.

7 Le déraillement d’un second bogie sera constaté par une équipe d’intervention RATP.

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5 - Les investigations sur la rupture des pattes de fixation

La fatigue d’un matériau peut être définie de la sorte : « la fatigue est l’endommagementdu matériau par la répétition de sollicitations mécaniques alternées telles que cellesproduites par des vibrations. C’est un phénomène distinct de l’usure. Alors que la pièceest conçue pour résister à des efforts donnés, l’application répétée d’efforts plus faiblespeut provoquer sa rupture. La rupture n’apparaît qu’au bout d’un temps considérable,fonction du niveau et du nombre de sollicitations. L’origine de la rupture réside dans unefissure minuscule, qui s’étend progressivement jusqu’à ce qu’il ne reste plus assez demétal sain dans la section transversale pour supporter l’effort appliqué. »

5.1 - Les analyses effectuées sur le coffre onduleur du déraillement

Des investigations ont été entreprises par la RATP et ALSTOM afin d’appréhenderl’ensemble des phénomènes amenant à la rupture des pattes. Les quatre pattes du coffreMA-0028 ont été analysées par le laboratoire CETIM8 de Senlis (60). Un extrait destravaux figure en annexe 3.

5.1.1 - Les constats sur les pattes de fixation

Le CETIM a établi les constats suivants :

➢ Le matériau des pattes ne présente aucune anomalie et est conforme au référentieltechnique ; l’analyse métallurgique a permis d’écarter la piste d’un défaut de fabricationou d’une corrosion liée à l’environnement.

➢ Le faciès de rupture des pattes courtes est exclusivement constitué d’une fissurationen fatigue.

➢ Le faciès de rupture des pattes longues est de type rupture fragile par flexion. Larupture a résulté de l’application d’un effort important qui n’a pu se produire qu’après ledéséquilibre du coffre, et donc la rupture des pattes courtes.

➢ Les pattes courtes ont rompu en premier, suivies ensuite par les pattes longues. Lespattes courtes ont commencé à se fissurer dans la zone du rayon entre la partiesupérieure et la partie en appui sur le coffre onduleur.

Patte courte côté GMV Patte courte opposée au GMV

Vue n° 31 : faciès de rupture en fatigue des pattes courtes

8 CEntre Technique des Industries Mécaniques : organisme professionnel des industries mécaniques, derecherches et développements et d’expertises

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Sur les pattes courtes, un motif répétitif de stries, caractéristique de la rupture en fatigue,a été observé sur toute la zone de propagation de la fissure, avant la phase de rupturebrutale. Ce motif répétitif se compose par un enchaînement de 25 puis de 11 cycles. LeCETIM a estimé le nombre de cycles avant la rupture à une valeur comprise entre400 000 et 1 200 000 cycles.

Vue n° 32 : motif périodique observé lors de l’analyse du faciès de rupture

5.1.2 - Les constats sur les plots amortisseurs

Comme nous l’avons vu au paragraphe 2.5.2, le coffre onduleur est muni d’un groupemotoventilateur (GMV) fixé en porte-à-faux en extrémité et qui assure son refroidissement.

En mécanique, les machines tournantes sont isolées de leur structure porteuse pourréduire le niveau vibratoire transmis. Dans le cas du coffre onduleur, l’isolation entre lecoffre et le GMV est faite au moyen de quatre paires de plots amortisseurs. (voir vuesuivante).

Vue n° 33 : les plots amortisseurs du GMV

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Chaque plot est constitué de 2 demi-plots, assemblés en recto-verso ; dit plot double.

Les conclusions du CETIM indiquent que :

➢ la matière a conservé les qualités initiales d’amortissement et de dureté ;

➢ des traces de fatigue sont visibles sur le caoutchouc ;

➢ des zones d’amorçage de fissure en fatigue sont visibles sur les parties métalliques.

5.2 - L’incident précurseur de décembre 2015 et l’influence des plotsamortisseurs

5.2.1 - Les faits

Le 16 décembre 2015, lors d’une opération de maintenance courante sous caisse, unepatte courte fissurée a été découverte inopinément sur un train MF01 sans qu’il y ait euchute. Elle fixait le coffre onduleur référencé MA-0062 à la motrice N1 de la rame T2027de la ligne 2.

Vue n° 34 : patte cassée du coffre onduleur MA-0062 découverte le 16 décembre 2015

Une campagne de vérification d’intégrité des pattes est alors lancée par la RATP sur tousles coffres onduleurs identiques de son parc ; c’est-à-dire ceux en service sur les MF01 etles MP05, ainsi que tous les coffres onduleurs en maintenance ou en stock, soit environ850 coffres onduleurs. Cette campagne est terminée, sur la ligne 2, le 12 avril 2016. Lacampagne, qui n’a pas identifié d’autre cas de casse, se voulait exhaustive ; on verra auparagraphe 5.6 que ce ne fut pas le cas.

45

Par ailleurs, des investigations ont été menées par la RATP en début 2016, avec l’appuide son Laboratoire d’Essais et Mesures. Il en est ressorti que :

➢ la fissure se révèle être une rupture ; il n’a pas été fait cas de faciès de rupture enfatigue ;

➢ l’autre patte courte était intègre ;

➢ les analyses matières et morphologiques se sont révélées conformes ;

➢ un défaut de positionnement angulaire entre le coffre onduleur et le support rompu estavancé comme une des hypothèses possibles de la rupture.

La RATP informe ALSTOM de l’évènement. Cette dernière indique ne pas avoirconnaissance de problème similaire sur d’autres projets et conclut que le cas rencontrésur MF01 est, à date, un cas isolé.

Début janvier 2016, ALSTOM ouvre également une procédure interne d’investigation surcette rupture, en attente d’informations complémentaires de la RATP. En avril 2016, suiteau retour de la RATP confirmant qu’aucun autre cas n’avait été observé sur les ramesMF01 et MP05 (les autres cas identifiés comme suspects au cours de la campagne devérification n’ont finalement pas été confirmés), la rame T2027 étant sortie de garantiedepuis 2 ans et n’ayant pas d’autre élément permettant d’avancer, la procédure estclôturée par ALSTOM.

De son côté, la RATP a clos l’incident en mars 2016, privilégiant l’hypothèse d’une rupturebrutale liée à l’application d’un effort excessif.

Le rapport d’expertise réalisé par le Laboratoire d’Essais et Mesures de la RATP seradiffusé à ALSTOM en décembre 2016, consécutivement au déraillement du 2 décembre 2016.

5.2.2 - L’expertise a posteriori de la patte rompue en 2015

Après le déraillement de décembre 2016, le faciès de rupture de la patte rompue en 2015(qui avait été conservée) est ré-analysé avec un microscope électronique à balayage,plus puissant que lors de la précédente étude. Des traces de fatigue sont identifiées.

Vue n° 35 : faciès de rupture de la patte courte du coffre onduleur MA-0062

46

L’analyse a mis en évidence que le faciès de rupture présente des plages de fatigue,similaires à celles observées sur le cas de 2016. Le faciès présente également des tracesde ruptures brutales.

5.2.3 - L’influence des plots amortisseurs

Le coffre onduleur MA-0062 qui a été déposé en décembre 2015 et conservé tel quel enstock RATP a été expertisé par ALSTOM le 21 décembre 2016. Les résultats sont :

➢ la mesure du niveau vibratoire du GMV est conforme aux prescriptions du constructeur(voir paragraphe 5.4.1) ;

➢ le GMV est peu encrassé, contrairement au radiateur ;

➢ les plots supportant le moteur du GMV monté sur ce coffre sont déchirés dans la partieen caoutchouc et fissurés dans la partie métallique.

Nota : un plot est déchiré lorsque le composant élastique est altéré ; il est fissurélorsque sa partie métallique est altérée.

En ce qui concerne les coquilles de fixation, c’est la première fois qu’ALSTOM aconnaissance sur ce type de GMV d’une telle fissuration des coquilles métalliques desplots amortisseurs, en retour d’exploitation ou suite à des essais de qualification oud’investigations.

En ce qui concerne les plots amortisseurs, des déchirures de caoutchouc avaient étéobservées à la fin des essais de qualification en endurance au balourd pour un nouveaudesign de GMV réalisés par VIBRATECH9 en 2009. Les déchirures sont considérées êtrele mode attendu de dégradation de ce composant.

Vue n° 36 : fissures sur les plots du coffre onduleur MA-0062

9 VIBRATEC : laboratoire de mesures spécialisé en dynamique des structures, en bruit et vibration

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L’expertise montre que, sur les deux coffres onduleurs qui ont subi une rupture de pattede fixation, ceux-ci connaissaient également une fissuration des plots amortisseurs desGMV.

Cela montre que la fixation du GMV est soumise à un niveau de contraintes anormal.

5.2.4 - L’absence de retour d’expérience

L’évènement de décembre 2015 rassemble les éléments identifiés dans les causes dudéraillement de décembre 2016 :

➢ une rupture de la patte de fixation par fatigue ;

➢ des plots amortisseurs fissurés.

Or, ces deux éléments ne seront identifiés que postérieurement au déraillement dedécembre 2016. Il nous semble que les échanges entre ALSTOM et la RATP sur cequasi-incident n’ont pas été suffisants.

Au regard du déraillement de Barbès-Rochechouart, l’évènement de décembre 2015 n’aété traité ni par l’exploitant, ni par le constructeur, avec la profondeur nécessaire à unenrichissement du retour d’expérience.

Nous y reviendrons dans le paragraphe 5.8 traitant des échanges entre ALSTOM et laRATP.

5.3 - Les essais complémentaires réalisés par la RATP et ALSTOM

À la suite des nouveaux résultats sur l’incident de 2015, la RATP et ALSTOM ont entreprisune série d’investigations afin de cerner l’influence de la détérioration des plotsamortisseurs des GMV.

5.3.1 - Le contrôle des plots des GMV de l’ensemble du parc

Les plots de tous les GMV ont été contrôlés ; c’est-à-dire ceux en service comme ceux enstock ou en maintenance. À fin août 2017 :

➢ 417 coffres onduleurs en service sur 139 rames avaient été contrôlés :

• 4 GMV ont été détectés avec un ou plusieurs plots déchirés (3 cas sur la ligne 2 et1 cas sur la ligne 9) ;

• 2 autres GMV ont été détectés avec des plots fissurés (coffres onduleurs MA-0023 etMA-0046) ;

➢ 18 coffres onduleurs MF01 en maintenance avaient été contrôlés. Un seul coffreprésentait des plots déchirés, mais non fissurés.

5.3.2 - Les coffres onduleurs de la voiture N1 de la rame T2027

Les deux coffres onduleurs MA-0028 (2016) et MA-0062 (2015) ont en commun, en plusde la rupture de la patte de fixation, d’être passés sur la rame T2027 en position motriceN1 (voir en annexe 2). La RATP et ALSTOM ont contrôlé les plots des différents coffresonduleurs qui sont passés sur ce véhicule.

Des déchirures et des fissures ont été trouvées sur les coffres onduleurs MA-0046 etMA-0023. Le GMV de ce dernier sera envoyé en l’état au CETIM pour les essaisd’investigations (voir paragraphe 5.4.1), c’est-à-dire sans qu’il soit nettoyé.

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Aucune autre découverte de cas de fissures de coquille métallique de plot amortisseur n’aété remontée depuis mars 2017.

5.3.3 - Le cas du coffre onduleur MA-6159

Ce coffre fait partie des quatre coffres sur lesquels des plots déchirés ont été détectés.

Il est déposé le 13 février 2017 de la rame T2135, rame mise en service en mai 2015.Cette dépose fait suite à un signalement d’un voyageur rapportant un état de vibrationsexcessif ressenti au niveau du train. Les mesures réalisées in situ confirment que le GMVprésente un niveau anormal de vibrations.

Lors de son expertise par la RATP, les plots amortisseurs sont observés déchirés. Aucunefissure n’est observée. La roue, qui présente des amas de poussière, est placée sansnettoyage sur un banc d’équilibrage. Les mesures obtenues confirment que le GMVprésente un niveau vibratoire important.

L’amas de saletés présentes sur la roue génère de la vitesse vibratoire sur l’hélice, pareffet de balourd.

Vue n° 37 : roue du coffre onduleur MA-6159 sur le banc d’équilibrage

5.3.4 - La campagne d’essai sur la ligne 2

Une campagne d’essais de mesures en dynamique a été menée, sur la ligne 2, enjanvier 2017 pour caractériser l’environnement du coffre onduleur. L’objectif était demesurer les contraintes mécaniques et vibratoires subies par les pattes du coffre enfonction des paramètres suivants :

➢ mode de pilotage du train (conduite manuelle ou conduite automatique) ;

➢ spécificité de l’infrastructure (sinuosité de la voie, appareils de voie…) ;

➢ sens de circulation du train ;

➢ freinage d’urgence ;

➢ niveau d’encrassement du GMV.

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Des mesures complémentaires en statique ont été faites pour évaluer l’impact :

➢ du niveau de serrage des vis de fixation ;

➢ du sens de rotation du GMV ;

➢ de la manutention du coffre onduleur lors des opérations de maintenance.

Les résultats de cette campagne montrent que les densités spectrales des accélérationsmesurées au niveau de l’essieu respectent le gabarit de la norme NF EN 61373 (voirparagraphe 2.7). Et l’environnement dans lequel le matériel MF01 évolue sur la ligne 2 neprésente aucune singularité.

Également, les efforts créés pour la manutention ou bien l’influence de l’ordre de serragedes vis de fixation se sont révélés sans impact sur la tenue des pattes de fixation.

5.4 - Les essais complémentaires du CETIM et de VIBRATEC10

Les analyses des essais précédemment cités ont isolé trois facteurs pouvant intervenirsur l’origine de la rupture :

➢ la vibration du GMV créée par l’encrassement ;

➢ la dégradation des plots amortisseurs ;

➢ les contraintes de montage du coffre onduleur sur ses supports.

La RATP et ALSTOM ont alors engagé des essais complémentaires au CETIM et chezVIBRATEC afin de caractériser chacun des trois facteurs précédemment identifiés etconstruire un scénario amenant à la ruine des pattes.

5.4.1 - La vibration créée par l’encrassement

Pour évaluer l’impact du balourd sur les niveaux de contraintes dans les pattes defixation, les essais ont été faits dans un premier temps avec un GMV en l’état, c’est-à-dire« encrassé », puis dans un second temps avec ce même GMV nettoyé. La vitessevibratoire maximale passe de 21 mm/s dans la configuration encrassée à 2,4 mm/s aprèsnettoyage.

Les valeurs maximales de la vitesse vibratoire s’observent lors des phases de démarrageet d’arrêt du GMV où des phénomènes d’amplification dynamique sont observés. Cesphases transitoires sont génératrices de contraintes temporairement plus fortes pour lespattes de fixation. En exploitation, le GMV est arrêté en station afin d’y abaisserl’environnement sonore (il s’arrête de fonctionner lorsque la vitesse du train est inférieureà 12 km/h). Les cycles de démarrage et d’arrêt sont donc nombreux. Le démarrage esttrès rapide ; l’arrêt demande 1 à 2 minutes environ. La phase stabilisée intermédiaire,celle de l’interstation, présente un état plat peu significatif.

10 VIBRATEC : laboratoire de mesures spécialisé en dynamique des structures, en bruit et vibration

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5.4.2 - Les essais avec des plots dégradés

Plots amortisseurs sains Plots amortisseurs fissurés

Vue n° 38 : contrainte dans les pattes de fixation

Les investigations ont montré que les sollicitations importantes mesurées en régime dedémarrage et d’arrêt, étaient amplifiées avec des plots déchirés et fissurés. Il est à noterque, à iso vitesse vibratoire, l’impact de la fissuration des plots est plus important quel’impact d’une déchirure.

Vue n° 39 : mesures de la contrainte dans les pattes lors des phasesde démarrage et d’arrêt du GMV avec plots sains, déchirés ou fissurés

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Sur le diagramme ci-dessus, on constate que, pendant les phases de démarrage oud’arrêt, la contrainte subie par les pattes est plus forte dans le cas de plots fissurés que lacontrainte subie dans le cas de plot déchirés ou neufs ; et ce, même à des niveauxvibratoires supérieurs. Le coefficient d’amplification est de l’ordre de 4,2 pour les phasesde démarrage et de l’ordre de 4,7 pour les phases d’arrêt.

5.4.3 - Malfaçon sur les plots amortisseurs

L’apparition des contraintes statiques au montage des plots a été mise en évidence enprésence de plots présentant des débordements et/ou surépaisseur d’élastomère(caoutchouc) en interface des plans de contact des deux plots en vis-à-vis. Cephénomène de débordement et/ou surépaisseur a été observé sur des plots fissurés. Lesfissurations sont la conséquence de contraintes de montage des plots importantesassociées à des sollicitations dynamiques, même de faible valeur.

Vue n° 40 : caoutchouc créant des contraintes de montage

Les essais ont confirmé une similitude de dégradation des plots sur les deux coffresonduleurs ayant subi une rupture de patte.

5.4.4 - Les contraintes de pose du coffre onduleur

Différents essais de mesure des contraintes de montage ont été réalisés sur trois ramessélectionnées de manière aléatoire. Les contraintes au début du rayon de 2 mm du congédes pattes courtes, c’est-à-dire au point chaud (où les contraintes sont maximales),varient de 50 MPa à 160 MPa.

Les contraintes mesurées sur les pattes longues sont très inférieures aux contraintes despattes courtes.

La liaison patte-poutre sous train présente un hyperstatisme de conception : elle doitreprendre les défauts de géométrie des constituants, dont la cause peut être :

➢ un écart vertical ;

➢ un écart angulaire issu de la patte fixée au coffre ;

➢ un écart angulaire venant d’un défaut de planéité de la poutre sous train.

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Vue n° 41 : liaison patte du coffre onduleur – poutre sous train

Les essais ont permis d’identifier l’origine de ces valeurs de contraintes qui est liée àl’angle entre la poutre et la patte. Cette différence angulaire est plus pénalisante qu’unangle généré par un défaut d’altitude entre les deux poutres, du fait de la flexibilité ducoffre qui autorise une légère mise en losange.

À l’issue de ces essais, il a été mesuré que la contrainte sur les pattes courtes évolue de100 MPa pour 1° de défaut angulaire entre la patte et le lardon, ce qui signifie que lescontraintes occasionnées pour un défaut angulaire supérieur à 2,4° pourraient dépasserla limite élastique de l’aluminium (Re = 240 MPa).

5.4.5 - Conclusions

Les essais ont confirmé que la combinaison des trois facteurs « contraintes de montage »importantes et « contraintes dynamiques » modérées associées à des « plots fissurés »était suffisante pour endommager les pattes de fixation.

Le tableau suivant résume la variation des contraintes dans les pattes :

référence cause valeurscoefficient

multiplicateur

§ 5.4.1 encrassementla valeur de la vibration passe de 21 mm/s à

2,4 mm/s après nettoyage8,8

§ 5.4.2 plots dégradés valeur mesurée 4,7

§ 5.4.4contraintes de

montagele passage d’un écart de 1° à 2,4° (limitemaximale) dans la liaison avec le support

2,4

Compte tenu des caractéristiques du métal employé, un seul des effets exposés ci-dessusne suffit pas à provoquer l’apparition de fissures dans les pattes. En particulier, lescontraintes dues au seul encrassement du GMV ne suffisent pas à la ruine des pattes.Par contre, la simultanéité des trois causes y mène inévitablement.

On peut considérer que les contraintes dues aux malfaçons sur les plots amortisseurs etaux écarts angulaires de pose du coffre sont les éléments qui amènent au franchissementde la limite. En effet, ils sont aisément identifiables et faciles à maîtriser. L’encrassementest plus difficile à maîtriser car il est tributaire de l’état du milieu d’exploitation, par naturehasardeux.

53

5.5 - La norme NF EN 61373 de dimensionnement des pattes de fixation

5.5.1 - Champ d’application de la norme

Dans le chapitre d’introduction de la norme, il est écrit que la norme NF EN 61373 « traitedes exigences relatives aux essais de vibrations aléatoires et de chocs desmatériels/composants pneumatiques, électriques et électroniques destinés à être installéssur des véhicules ferroviaires […]

Les essais contenus dans la présente norme sont spécifiquement destinés à démontrerl’aptitude des matériels soumis aux essais à résister au type de conditions de vibrationsenvironnementales auxquelles les véhicules ferroviaires sont normalement exposés […] »

Ce même chapitre d’introduction stipule précisément que « La présente norme n’est pasdestinée à traiter des vibrations auto-induites, étant donné que celles-ci serontspécifiques à des applications particulières. »

5.5.2 - Les notes de calcul du constructeur

À la suite du déraillement, le constructeur ALSTOM a refait ses calculs des sections de lapatte. Son modèle numérique a été effectué avec un angle droit dans le congé, qui est lasituation la plus défavorable. Les calculs simulant les requis de la norme ont confirmé queles pattes avaient des sections suffisantes pour résister en fatigue aux efforts de tenue ducoffre onduleur. Des essais selon la norme NF EN 61373, faits au CETIM, ont confirméles résultats des calculs.

En première approche le design des pattes (matière, dimensionnement) est satisfaisantpar rapport aux règles de conception utilisées.

Or, au vu des résultats des diverses expertises exposées plus haut, ce ne sont pas lesvibrations provenant de l’environnement ferroviaire, mais pour partie les vibrationsauto-induites qui sont à l’origine des efforts ayant entraîné la ruine des pattes de fixationdu coffre onduleur, et donc le déraillement du 2 décembre 2016.

5.5.3 - Conclusion

Le respect de la norme NF EN 61373 protège certes des sollicitations générées parl’infrastructure ferroviaire et la circulation en convoi, mais ne protège pas desdommages consécutifs aux vibrations propres.

Aujourd’hui, il n’existe pas de norme vis-à-vis des contraintes autogénérées.

5.6 - La non-vérification du coffre onduleur MA-0028 lors de lacampagne post-incident 2015

ALSTOM et la RATP ont recherché à tracer l’historique complet du coffre onduleurMA-0028 dont la chute a provoqué le déraillement ; celui-ci est présenté en annexe 2.

Cette recherche a montré que :

➢ les pattes de fixation présentes au moment de l’accident étaient celles installées depuisla mise en service du coffre en juillet 2009 ;

➢ ce coffre onduleur aura été monté sur 5 trains différents et renvoyé en réparation3 fois : 2 fois aux ateliers de maintenance de la RATP et 1 fois chez ALSTOM Tarbes.

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Pour rappel (voir paragraphe 5.2), à la suite de la découverte en décembre 2015 d’unerupture de patte de fixation d’un coffre onduleur, la RATP avait lancé une campagne devérification d’intégrité de toutes les pattes des coffres onduleurs similaires. La campagnes’est terminée pour la ligne 2, le 12 avril 2016.

Le 15 décembre 2015, au moment où la RATP débute les mesures de vérification, lecoffre onduleur MA-0028 est en retour de ALSTOM-Tarbes, en transit entre les ateliersRATP de maintenance des équipements (AME) de Saint-Ouen vers l’atelier RATPréparateur de Charonne. Les AME et les ateliers réparateurs n’ayant pas été destinatairesde l’ordre de travail de cette vérification, le coffre onduleur MA-0028 n’a pas été inclusdans la campagne de contrôle.

Le 29 mars 2016, le coffre onduleur MA-0028 sera posé sur le train T2027, puis démonté6 heures plus tard suite au constat d’un mauvais sens de rotation du GMV ; il sera alorsdéclaré « mauvais » par l’atelier de Charonne et versé au SAV ALSTOM en attente deré-envoi à Tarbes pour réparation.

Le 8 avril 2016, la RATP identifie la cause du mauvais sens de rotation du GMV : celavient d’une inversion de câblage de la rame T2027.

Le 25 avril 2016, le SAV ALSTOM valide le coffre onduleur MA-0028 « bon » et réparé, etle transmet à l’atelier RATP de Charonne. Au moment de cette transmission, la campagnede vérification initiée par la seule RATP est terminée depuis une dizaine de jours.

Les pattes de fixation du coffre onduleur MA-0028 n’ont pas été vérifiées dans lecadre de la campagne post-incident 2015.

Quatre jours plus tard, le coffre onduleur MA-0028 sera monté par le SAV ALSTOM sur lamotrice N2 de la rame T2025. Le déraillement à la station Barbès-Rochechouart seproduit 7 mois plus tard.

La campagne de vérification, qui se voulait exhaustive, ne l’a pas été.

Toutefois, dans une rupture en fatigue, la dégradation d’une structure se décompose endeux phases : une phase longue d’amorçage, non visible, suivie d’une phase courte depropagation, où se produit l’ouverture des fissures.

Le comptage des stries effectué par le CETIM (voir annexe 3 : page 82, 3e paragraphe)indique un nombre de cycles total entre 500 000 et 1 200 000, dont uniquement 118 826stries en phase 2 de propagation de la fissure avant la rupture des pattes. Parmi cesstries, un motif de 36 stries se reproduit et correspond au nombre de cyclesendommageants lors des phases de démarrage (11 stries) et d ’arrêt (25 stries) duGMV.

Ainsi, il y a eu 3 300 répétitions du motif (118 826 stries divisées par 36) avant d’arriver àla rupture.

La ligne 2 comporte 25 stations pour 12,3 km. La loi de fonctionnement impose un arrêtdu GMV à chaque arrivée en station et un démarrage à chaque montée en vitesse, soit36 cycles endommageants par station . En considérant un fonctionnement avec undémarrage / arrêt pour chaque station, cela correspond donc à 900 [= 25 x 36] cyclesendommageant pour 12,3 k m.

Le train a parcouru 39 163 km entre la date de pose du GMV et sa chute sur les voies,correspondant à environ 2,87 millions de cycles endommageants ou 79 600 motifs.

S’il y avait eu une fissuration des pattes de fixation du coffre avant sa pose sur larame T 2025, il aurait été généré autant de stries de fissuration que de cycles

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endommageants liés à son fonctionnement. Le nombre de stries comptées par le CETIM,très inférieur au nombre de cycles endommageants pour la période de pose sur laT2025, permet donc de supposer qu’aucune fissure n’était encore présente à la posedu coffre sur le train T2025, bien que le processus de fatigue soit déjà largementamorcé.

Pour conclure, si le coffre à l’origine du déraillement avait été contrôlé lors de lacampagne de 2016, aucune fissure n’aurait été vraisemblablement trouvée étant donnéque les sollicitations ayant engendré ces fissures ont été appliquées sur une durée a prioripostérieure à la pose du coffre sur le train.

5.7 - La maintenance du GMV

Bien que les investigations aient montré que la détérioration des pattes ne résulte pasdirectement d’un balourd sur l’hélice du GMV, consécutivement à un encrassement decelle-ci, nous avons examiné les conditions de maintenance de cette hélice.

5.7.1 - Le prescrit

Le constructeur a défini les requis et la méthodologie de maintenance de ses coffresonduleurs pour le MF01 dans un document transmis à l’exploitant. La version 2013 de cedocument prescrit de mesurer le niveau vibratoire après nettoyage afin de s’assurer de labonne réalisation du nettoyage, la valeur maximale admise étant de 9 mm/s.

En complément, le plan de maintenance des organes déposés prescrit de vérifier, au boutde 600 000 km, le roulement et les plots amortisseurs qui sont des pièces d’usure, et deles remplacer en cas de défaut.

Ces dispositions de maintenance du GMV n’ont pas fait, dans le cadre de l’instruction dudossier de sécurité du projet MF01, l’objet de remarque d’une part lors du contrôle parl’organisme qualifié agréé (OQA), d’autre part lors du contrôle des services de l’Étatassuré par le STRMTG, en l’absence de retour d’expérience particulier connu à cetteépoque.

5.7.2 - Le réalisé

La RATP réalise les opérations de maintenance du GMV conformément au guide desrequis et méthodologie du constructeur, mais n’effectue pas la mesure du niveau debalourd résiduel.

En effet, les préconisations de maintenance ont évolué au cours du temps. Lamaintenance sur les coffres onduleurs s’est durcie au début de la série MF01, faisantsuite à un REX du constructeur sur des coffres onduleurs d’autres réseaux. Ce quiamènera ALSTOM à modifier la fixation du ventilateur en renforçant le GMV par un doubleanneau. Ainsi, les études conduites par ALSTOM sur la maintenance de son produit ontconduit à renforcer la maintenance préventive du GMV, qui est alors devenue pluscontraignante. La mesure de la vitesse vibratoire post-maintenance a été alors inscritedans la notice constructeur d’avril 2013.

La mesure de la vitesse vibratoire de l’hélice est incompatible avec la réglementation dutravail et la protection des salariés : en exécutant l’opération telle que prescrite, il s’agitd’un élément tournant à nu devant un opérateur, provoquant un jet d’air chargé enpoussières dans l’environnement de l’opérateur.

Pour surmonter cette difficulté, sachant que la mesure de la vitesse vibratoire n’est pasmarquée « Opération de sécurité » par le constructeur, ALSTOM et la RATP ont réalisé un

56

test de mesure du balourd post-nettoyage sur trois GMV. Les trois résultats étant inférieursà 9 mm/s, donc conformes aux requis, ALSTOM et la RATP se sont alors accordés pourne faire cette mesure que annuellement, sur un échantillon de la flotte MF01. Toutefois cetéchantillon n’a pas été défini et les outillages nécessaires à sa bonne réalisation n’ont pasété développés.

Quant aux plots amortisseurs, leur maintenance est réalisée au travail réel : leurchangement est prévu après 600 000 km, qui est la distance atteinte après 25 000 h defonctionnement du GMV. À la date de l’accident, aucune rame MF01 n’avait atteint les600 000 km.

Suite au déraillement de 2016, ALSTOM a travaillé au développement d’un caisson defiltration des poussières. Les résultats semblent donner satisfaction et permettrontd’effectuer toutes les opérations de maintenance ; et ce, en conformité avec laréglementation du travail.

5.7.3 - Les écarts, le constat

Vu sous l’angle du constructeur, il est nécessaire d’effectuer une maintenanceconsciencieuse, en respectant les opérations et seuils prescrits.

Vu sous l’angle de l’exploitant, la maintenance ne peut être effectuée qu’en respectant lalégislation sur le travail et la protection des salariés.

L’écart entre la situation projetée et le réalisé montre l’intérêt que la maintenance d’unmatériel soit traitée dès la phase PROJET ; et que ses évolutions ultérieures fassentl’objet d’une analyse d’impact véritable et partagée.

5.8 - Relations constructeur / exploitant

5.8.1 - L’analyse du traitement de l’incident de 2015

Le traitement de l’incident de décembre 2015 fait apparaître des relations que l’on peutqualifier de non constructives :

➢ La RATP a traité en interne, communiquant peu avec ALSTOM avant l’accident de2016. Les cas suspects analysés par la RATP se sont révélés selon elle exempts dedéfaut. Et l’exploitant n’a aucune obligation de communiquer vers le constructeur.

➢ ALSTOM a reçu peu d’éléments, tout du moins avant l’accident de décembre 2016.L’analyse sommaire faite par le constructeur a conclu que c’était un cas isolé.

Également, les derniers matériels d’une série sont encore en cours de livraison alors queles premiers, déjà sortis de période de garantie, font l’objet d’améliorations. Ce qui peutdéboucher sur des avenants au contrat de fourniture initiale. Le client pourrait se trouverdans l’obligation de contractualiser avec le constructeur alors qu’il ne dispose plus de tousles leviers d’une négociation commerciale ordinaire.

Les deux parties ont traité ce problème chacune de leur côté, de leur seul point de vueinterne. Alors que la solution au problème se situe à l’interface constructeur-exploitant-mainteneur.

Toutefois, cette coopération, si elle ne s’est pas mise en œuvre pour l’incident de 2015, aété effective et de qualité après l’accident de 2016.

Compte tenu des responsabilités croissantes données aux AOT et de l’ouvertureprochaine du marché à d’autres opérateurs, le paysage du transport public guidé va secomplexifier.

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La stratégie d’action propre à chaque acteur conduit le BEA-TT à s’interroger sur lapossibilité d’apparition d’une compétition entre le constructeur et l’exploitant sur le futurmarché de la maintenance du matériel roulant. En effet, en Île-de-France le matérielroulant, qui est pleine propriété d’IdFM, est mis à disposition des opérateurs dans le cadrede marchés type « Obligation de Service Public » (OSP) : rien n’interdira alors que lamaintenance soit assurée par une entité tierce, et potentiellement Alstom, ou qu’elle soitsous-traitée.

Ainsi, de l’avis du BEA-TT, le manque de coopération entre les entités pour l’exploitationdes signaux faibles, mal faite dans le traitement de l’incident de 2015, risque d’être encoreplus difficile dans le futur.

5.8.2 - Les signaux faibles

Un signal faible est habituellement identifié en opérationnel comme une insuffisance, alorsqu’il apparaîtra en bonne place dans les causes d’un évènement critique survenua posteriori. En cela un signal faible est un précurseur.

Une politique efficace de prévention des risques repose sur la détection et l’exploitationdes signaux faibles pour anticiper les risques non prévisibles ou sous-évalués.

Les investigations menées après le déraillement de 2016, sur les éléments de la rupturede patte de 2015, ont permis d’infirmer les conclusions initiales de 2015 et de confirmer lathèse de la rupture en fatigue de 2016.

Les investigations complémentaires menées sur les plots amortisseurs ont permisd’identifier les causes de la rupture en fatigue. Il est à noter que les investigations menéesdébut 2016 sur le cas de 2015 n’ont pas permis de mettre à jour les causes dues auxplots amortisseurs.

Les diverses réflexions sur l’exploitation des signaux faibles exposent toutes que, faute dedispositifs, d’outils et de méthodes appropriées, on ne prend souvent conscience qu’aprèscoup, qu’on avait l’information pour anticiper un événement.

Les signaux faibles présentent certaines caractéristiques : ils sont fragmentaires,incomplets, isolés, ambigus et d’une utilité qui n’est pas évidente immédiatement.

Aussi il est malaisé de les identifier et de les traiter, en particulier ceux, externes, émis pard’autres acteurs tels que des clients, des concurrents, des pouvoirs publics. Le traitementdes signaux faibles est nécessairement un système d’informations complexe, parce qu’ilfait appel, entre autres, à une communauté transverse, parfois externe à l’entreprise, plusou moins motivée à participer au dispositif, et à de l’interprétation humaine.

La rupture d’une patte de fixation en 2015 était un signal faible qui n’a pas été identifiécomme tel. La détection a bien été faite, mais la communication et l’interprétation n’ontpas été assurées avec toute la rigueur requise pour une politique efficace de préventiondes risques, faute d’usages ad hoc.

La prise en compte plus complète de l’incident de décembre 2015 aurait probablementévité le déraillement de Barbès-Rochechouart un an plus tard.

5.8.3 - La situation dans le transport aérien

Le transport aérien est un mode de transport plus récent, de par la technologie mise enœuvre. Également, compte tenu des distances franchies, c’est un mode qui a dû très tôtagréger des règles et des méthodes à l’international.

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Dans le transport aérien européen, les acteurs sont répartis en quatre grands groupes :

➢ les constructeurs d’aéronefs ;

➢ les propriétaires d’aéronefs ;

➢ les exploitants d’aéronefs ;

➢ les mainteneurs d’aéronefs.

La réglementation édictée par l’Agence européenne de la sécurité aérienne (EASA),agence instituée par l’Union europénne, définit le rôle et les responsabilités de ces quatregroupes, ainsi que les interactions entre les diverses parties.

Lorsqu’une défaillance, un dysfonctionnement ou un défaut survient sur un élément del’avion, il est prévu que l’évènement soit collecté, étudié et analysé jusqu’à sa cause, etqu’une solution soit disponible. De plus, les informations relatives à cette défaillance,dysfonctionnement ou défaut doivent être mises à la disposition de tous les opérateursconnus du produit, de la pièce ou de l’appareil.11

Ainsi, la fissure grave est un cas que le mainteneur spécifiquement doit rapporter dans lesystème et qui sera à traiter par tous12.

Dans le transport aérien, tout défaut d’un avion trouve une solution car les acteurs ontl’obligation de coopérer.

5.8.4 - Conclusion

L’exploitation des signaux faibles a été mal assurée et n’a pas permis d’éviter l’accidentde 2016.

Le futur va se complexifier du fait de l’ouverture du marché du transport public et de lavolonté d’affirmation du donneur d’ordre-payeur, Île-de-France Mobilités (IdFM). Cettearrivée de la concurrence pour la prestation Transport s’accompagne d’une redistributionde la maintenance du matériel roulant : l’entretien des rames n’est plus automatiquementdans le périmètre de l’exploitant. De plus, rien n’interdit que cette maintenance soitassurée par une entité sans adhérence ni au constructeur, ni à l’exploitant.

Ainsi les relations vont rapidement passer de 2 parties actives à 3, voire plus :

➢ l’exploitant : la RATP ou un autre opérateur ;

➢ le constructeur : ALSTOM ou un autre fabriquant. ;

➢ le propriétaire du matériel roulant : IdFM ;

➢ éventuellement le mainteneur si différent de l’exploitant ou du constructeur

➢ le gestionnaire de l’infrastructure, la RATP pour le métro parisien.

ALSTOM, constructeur de matériel roulant, et la RATP, exploitant, se positionnent tous lesdeux sur le marché de la maintenance. Ils deviennent concurrents sur un marché en pleindéveloppement. C’est en toute logique qu’ils souhaitent ne pas coopérer avec une entitéaffichant sa volonté de leur prendre des parts de marché.

À l’instar de ce qui est en usage dans le transport aérien, il serait vertueux que les quatreparties citées ci-dessus aient des obligations réglementaires d’échange mutueld’informations sur toute anomalie risquant de compromettre la sécurité afin que chacun larésolve dans son domaine de responsabilité, voire ensemble en coopérant.

11 Cf. EASA-Easy Access Rules for Airworthiness and Environmental Certification (Regulation (EU) No 748/2012)p 30 à 46

12 Cf. EASA-Easy Access Rules for Continuing Airworthiness (Regulation (EU) No 1321/2014) p 35 à 42

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5.9 - Les mesures de correction entreprises

5.9.1 - Le nouveau design retenu pour les pattes de fixation

À la suite des différentes analyses exposées ci-avant, ALSTOM et la RATP ont faitévoluer le design des pattes de fixation du coffre onduleur pour le matériel MF01. La règlede fonctionnement du ventilateur n’a pas été modifiée (arrêt du GMV en station). Lesmodifications portent sur :

➢ la matière : c’est de l’acier S355J2 qui est utilisé, améliorant la tenue à la fatigue ;

➢ la géométrie : le rayon du congé passe de 2 mm à 20 mm ; un délardage plus importantsur l’arrière de la patte permet d’annuler les interférences entre la patte et le coffre. Cesévolutions permettent de ne pas générer de concentration de contrainte, d’augmenterles sections travaillantes et de supprimer un point de flexion dans les pattes ;

➢ la liaison patte-poutre du train : elle est assurée à l’aide d’une seule vis de fixation enassociation avec des rondelles de rotulage afin de compenser les défauts angulaires(jusqu’à 4°) et d’altitude (jusqu’à 12,35 mm). Ce qui permet de diminuer les contraintesstatiques lors du montage sur le train entre le coffre et la poutre sous châssis.

Par ailleurs, la rupture de cette vis n’entraîne pas de perte de la fonction soutien mais laperte de la fonction blocage du soutien.

Quant à la fonction « appui du coffre déposé », celle-ci a été reconduite à l’identique àl’aide de pieds de dépose afin d’éviter de devoir réorganiser la manutention et le stockagedes coffres.

Vue n° 42 : la nouvelle patte de fixation du coffre onduleur

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ALSTOM et la RATP ont soumis la nouvelle patte de fixation à des essais sur train et àdes tests au laboratoire du CETIM. Les résultats ont validé le maintien dans le domaineélastique du matériau pour les trois thèmes :

➢ les contraintes statiques de montages ;

➢ les contraintes dynamiques lors des arrêts/démarrage du GMV, y compris avec desplots déchirés et fissurés et un niveau vibratoire de 150 mm/s ;

➢ la robustesse à la fatigue.

5.9.2 - Les plots amortisseurs du GMV

Une remise à neuf des plots des GMV est prévue sur l’ensemble du parc à mi-2019 afinde supprimer le débordement ou la surépaisseur de caoutchouc à l’arrière des plots. Celapermettra de supprimer les contraintes de montage, qui sont le principal facteur dedégradation des parties métalliques des plots.

L’opération de remise à neuf n’attendra pas le pas de maintenance normale qui prévoit leremplacement des plots à 25 000 heures de fonctionnement.

5.9.3 - Le pare-chute

Le nouveau dimensionnement de la patte de fixation permettrait de supprimer la fonctionpare-chute, dont l’objet est de maintenir le coffre dans le gabarit du train en cas de pertede la fonction fixation. Toutefois, la patte de fixation d’origine disposant de cette fonction,celle-ci a été reconduite.

5.9.4 - La maintenance vis-à-vis de l’encrassement

Comme indiqué précédemment, la maintenance du GMV a été un temps suspectée d’êtreun facteur de la rupture des pattes de fixation. Sans attendre les conclusions de l’enquête,elle a bénéficié d’améliorations de la part du constructeur et du mainteneur.

La maintenance du GMV vis-à-vis de l’encrassement consiste à libérer l’hélice de sesdépôts en adhérence. Cette opération ne doit pas générer de poussière respirable par lespersonnels, en particulier lors du test vibratoire, ainsi que lors de la première remise enmarche. La mesure des vitesses vibratoires ne doit pas non plus exposer l’opérateur àune pièce tournante non protégée.

Les résultats des analyses exposées précédemment ont permis d’améliorer cettemaintenance.

Des diverses méthodes envisagées, la RATP et ALSTOM ont retenu le nettoyage par eauà haute pression pour les matériels MF01 des lignes 5 et 9. Les mesures des vitessesvibratoires après nettoyage par eau à haute pression montrent un très bas niveauvibratoire post-nettoyage. Pour les matériels de la ligne 2, leurs centres de maintenancene permettant pas la mise en œuvre du lavage haute pression, la RATP et ALSTOM sesont accordés sur un nettoyage à l’aide d’un outil dédié, un grattoir, associé à unsoufflage/aspiration par air. Sa mise au point reste à finaliser.

À la date de clôture du rapport de la présente enquête, le contrôle des vibrations estenvisagé être effectué systématiquement à 60 000 km pour tous les MF01 avec un uniquecapteur de vibration tri-axe et une grille de protection devant l’hélice.

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Restent à parachever :

➢ l’outil d’aspiration des poussières spécifique aux ateliers de la ligne 2 ;

➢ l’adaptation de la documentation de maintenance afin, entre autres, de tenir compted’éventuelles nouvelles valeurs de seuil vibratoire, et des notices d’utilisation.

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6 - Analyse des causes et facteurs associés, orientationspréventives

6.1 - Le schéma des causes et des facteurs associés

Les investigations effectuées permettent d’établir le graphique ci-après qui synthétise ledéroulement de l’incident et en identifie les causes et les facteurs associés.

Vue n° 43 : arbre des causes

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6.2 - Les causes de l’accident

La cause immédiate du déraillement est la chute du coffre onduleur sur la voie entraînantla montée d’un bogie sur le coffre, sa sortie du gabarit, puis le heurt du nez de quai.

La chute du coffre est la conséquence de la rupture par fatigue de deux pattes de fixation,puis rupture par flexion des deux autres pattes.

La rupture par fatigue résulte de la conjonction des facteurs suivants :

➢ la présence de contraintes résiduelles de montage dans les pattes du coffre, dont lavaleur n’avait pas été mesurée ;

➢ l’adjonction de contraintes supplémentaires liées à une autovibration générée par legroupe motoventilateur. Cette autovibration a été considérablement amplifiée par unefissuration à la longue des plots amortisseurs des fixations. La fissuration des plotsamortisseurs a été elle-même initiée par des contraintes de montage de ces plotspouvant dégénérer en fissurations lors de l’utilisation.

Ces facteurs trouvent leur origine dans les causes profondes suivantes :

➢ l’absence de vérification, lors de la conception de la patte, de sa fiabilité vis-à-vis desvibrations auto-induites ;

➢ le déficit de traitement des signaux faibles. L’exploitation approfondie de la premièrerupture en 2015 aurait permis d’éviter la rupture de 2016.

Les orientations préventives sont à rechercher dans les deux domaines mentionnésci-dessus.

6.3 - La conception de la patte et le remplacement des plotsamortisseurs

C’est la rupture par fatigue des pattes de fixation courtes qui a provoqué la chute du coffreonduleur causant l’accident. Le design de ces pattes a subi des évolutions notablesdepuis le début du projet MF01. La matière est passée de l’inox à l’aluminium, avecsuccessivement des nuances de plus en plus dures. Le point de rupture se trouve dans lecongé : son rayon est passé de 2 mm à 15 mm, pour revenir à 2 mm. Enfin, les vibrationsdu GMV, dont l’action est prépondérante dans la fatigue, n’ont pas été prises en comptedans la conception, car ces vibrations sont autoproduites.

Le BEA-TT a pris note du nouveau design de la patte de fixation, dont les principalesévolutions sont :

➢ le changement de métal : la nouvelle patte est en acier, dont les caractéristiquesmécaniques sont nettement plus élevées que l’aluminium ;

➢ l’augmentation du rayon du congé : il passe de 2 à 20 mm, diminuant ainsi laconcentration des contraintes dans le congé ;

➢ la fixation sous train par une vis unique et un assemblage avec rondelles, permettant lareprise des défauts géométriques et donc la forte réduction des contraintes résiduellesde montage.

La noria de mise en œuvre des nouvelles pattes et du remplacement des plotsamortisseurs est annoncée être achevée à mi-2019.

Les évolutions importantes sont de nature à garantir la bonne résistance des pattes. Lechangement anticipé de tous les plots amortisseurs prémunit contre l’intensification des

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vibrations. Le BEA-TT n’émet pas de recommandation concernant la conception despattes et la nature des plots.

Toutefois, à l’origine, la mauvaise conception des pattes initiales était due à des normesde conception insuffisantes.

En effet, ALSTOM avait vérifié la fixation du coffre onduleur suivant la norme NF EN 61373alors que la rupture est la conséquence des autovibrations du GMV qui ne sont pas prisesen compte par cette norme. Parallèlement, il n’existe pas de norme pour se protéger del’autovibration.

ALSTOM et la RATP participent aux travaux de révision des normes. Dans ce cadre, lecomité technique n° 9 « Electrical Equipement and Systems for Railway » de laCommission électrotechnique internationale (IEC), étudie une évolution de la normeEN NF 61373 afin de prendre en compte les conséquences de l’autovibration dans ledimensionnement des sections des diverses pièces constituant un matériel ferroviaire.

Le BEA-TT émet la recommandation ci-après :

Recommandation R1 adressée au Bureau de normalisation ferroviaire (BNF) :

Soumettre à la commission de normalisation française UC9XB « Applicationsélectriques ferroviaires - Matériels électromécaniques embarqués », qui assure lesuivi des travaux européens et internationaux concernés, une demande destinée aucomité IEC/TC 9 « Matériels et systèmes électriques ferroviaires » de laCommission électrotechnique internationale visant à étendre aux vibrationsauto-induites le champ d’application et les prescriptions de la norme IEC 61373reprise en France en tant que norme NF EN 61373.

6.4 - Le traitement des incidents présentant un risque pour la sécurité

Le déraillement de décembre 2016 est la reproduction aggravée de l’incident vécu endécembre 2015. Or, le traitement de l’évènement de 2015 montre d’une part un déficitdans l’échange d’informations et d’autre part des mesures inabouties. Au final, aucunedes parties ne s’est identifiée en responsabilité de résoudre le problème.

6.4.1 - Les échanges d’informations sur les circonstances de l’incident

À l’époque, ALSTOM n’avait pas investigué plus avant car elle n’avait reçu aucuncomplément. La RATP n’a communiqué à ALSTOM le résultat de ses investigations qu’àla suite de l’accident de décembre 2016. De la pauvreté des échanges, le problème estresté sans solution.

Également, l’ouverture prochaine du marché du transport public de personnes, qui vamultiplier les acteurs, peut aggraver cette absence de coopération.

Toutefois, ce déficit de coopération est contraire à la sécurité du système de transport.Dans l ’ optique de l ’ amélioration de la sécurité, l’échange d ’ informations est un outilimportant. Sa mise en œuvre doit aboutir à une remontée d ’ informationsproportionnée permettant de distinguer les éléments utiles à la prévention des incidentset accidents. Dans une volonté d’améliorer cet échange d’informations, des travaux deconcertation avec les acteurs du transport public guidé seraient à mener afin dedéterminer la nature et le volume des informations à partager, ainsi que dessolutions à proposer.

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Afin de renforcer l’échange d’informations, le BEA-TT émet la recommandation ci-après :

Recommandation R2 adressée à la direction générale des infrastructures, destransports et de la mer (DGITM) :

À l ’ instar des usages du transport aérien, étudier une évolution de la réglementationvisant notamment à rendre obligatoire :

➢ l’échange d’informations entre le propriétaire, le constructeur, l'exploitant et lemainteneur d’un matériel roulant à voyageurs, voire le gestionnaired’infrastructure, lorsque l’un d’eux identifie un risque provenant du matérielroulant pour la sécurité ;

➢ la mise à disposition d’une solution par le constructeur.

6.4.2 - La non exhaustivité de la campagne de vérification post-incident 2015

Le 16 décembre 2015, la RATP détecte une patte de fixation rompue sur le coffreonduleur MA-0062 de la rame T2027. Parmi les mesures retenues, elle lance unecampagne de vérification de l’intégrité des pattes de fixation de tous les coffres onduleursdédiés à sa flotte MF01.

Le coffre onduleur MA-0028 à l’origine du déraillement du 2 décembre 2016 a échappé àcette campagne qui se voulait exhaustive.

En effet, pendant la campagne l’exploitation continuant par ailleurs avec tous ses aléas, lecoffre onduleur MA-0028 fait l’objet d’opérations de maintenance par la RATP et par leSAV ALSTOM, avec des transferts entre les sites multiples de ces deux sociétés.

À la clôture de la campagne, les pattes du coffre onduleur MA-0028 n’ont pas étévérifiées. L’ordre de travail déclinant la campagne n’a pas été transmis à certainsétablissements de la RATP. De plus, le cas du matériel en retour du SAV constructeur n’apas été envisagé.

En conséquence, le BEA-TT émet la recommandation ci-après :

Recommandation R3 adressée à la RATP :

Améliorer l’organisation des campagnes de vérifications et contrôles des organesdu matériel roulant afin d’en garantir l’exhaustivité.

6.4.3 - La maintenance du GMV

Les investigations menées au cours de l’enquête ont identifié un écart concernant lamaintenance du GMV. D’une part, les préconisations du constructeur vers l’exploitant ontévolué et se sont renforcées au fil du temps. D’autre part, l’exploitant ne respectait pasces préconisations, car elles n’étaient pas repérées opération de sécurité par leconstructeur. Elles étaient, de plus, contraires aux règles « Hygiène, Sécurité et Conditionsde Travail ».

Cette situation, installée avant l’accident de 2016 et qui confirme le déficit d’échangesentre ALSTOM et la RATP, a évolué. Depuis l’accident, la méthode de nettoyage du GMVa été concertée entre le constructeur et l’exploitant. Elle tient compte des diversespossibilités des ateliers pour l’outillage à mettre en œuvre et elle permet la mesuresystématique du balourd post-nettoyage dans le respect du code du travail.

Restent à parachever la mise au point de l’outil d’aspiration des poussières spécifique auxateliers de la ligne 2, et l’adaptation de la documentation de maintenance du GMV.

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Le BEATT invite ALSTOM et la RATP à finaliser la liste des opérations de maintenance àréaliser sur le groupe motoventilateur des coffres onduleurs des matériels MF01 qui soitacceptée des deux parties.

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7 - Conclusions et recommandations

7.1 - Les causes de l’accident

Le déraillement du 2 décembre 2016 est la conséquence de la chute d’un coffre onduleurfixé sous train, elle-même due à la rupture par fatigue de deux pattes de fixation, puisrupture par flexion des deux autres pattes de cet équipement.

Une combinaison de plusieurs facteurs a conduit à la rupture par fatigue des fixations :

➢ la présence de contraintes résiduelles de montage dans les pattes du coffre, dont lavaleur n’avait pas été mesurée ;

➢ l’adjonction de contraintes supplémentaires liées à une autovibration générée par legroupe motoventilateur. Cette autovibration a été considérablement amplifiée par unefissuration à la longue des plots amortisseurs des vibrations. La fissuration des plotsamortisseurs du GMV, est consécutive à des contraintes de montage de ces plotspouvant dégénérer en fissurations lors de l’utilisation.

Ces facteurs trouvent leur origine dans les causes profondes suivantes :

➢ l’erreur de conception de la patte en ne vérifiant pas sa fiabilité vis-à-vis des vibrationsauto-induites ;

➢ le déficit de traitement des signaux faibles. L’exploitation approfondie de la rupture de2015 aurait permis d’éviter la rupture de 2016.

L’insuffisance de maintenance du GMV vis-à-vis de l’encrassement et la non-vérificationdu coffre à l’origine du déraillement lors de la campagne de vérification des pattes faisantsuite à la rupture découverte en 2015, qui ne sont pas à l’origine du déraillement de 2016,révèlent des risques d’une criticité telle qu’il est nécessaire de les réduire.

Le BEA-TT formule en conséquence trois recommandations et une invitation sur cesthèmes.

7.2 - Les recommandations

Recommandation R1 adressée au Bureau de normalisation ferroviaire (BNF) :

Soumettre à la commission de normalisation française UC9XB « Applicationsélectriques ferroviaires - Matériels électromécaniques embarqués », qui assure lesuivi des travaux européens et internationaux concernés, une demande destinée aucomité IEC/TC 9 « Matériels et systèmes électriques ferroviaires » de laCommission électrotechnique internationale visant à étendre aux vibrationsauto-induites le champ d’application et les prescriptions de la norme IEC 61373reprise en France en tant que norme NF EN 61373.

Recommandation R2 adressée à la direction générale des infrastructures, destransports et de la mer (DGITM) :

À l ’ instar des usages du transport aérien, étudier une évolution de la réglementationvisant notamment à rendre obligatoire :

➢ l’échange d’informations entre le propriétaire, le constructeur, l’exploitant et lemainteneur d’un matériel roulant à voyageurs, voire le gestionnaired’infrastructure, lorsque l’un d’eux identifie un risque provenant du matérielroulant pour la sécurité ;

➢ la mise à disposition d’une solution par le constructeur.

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Recommandation R3 adressée à la RATP :

Améliorer l’organisation des campagnes de vérifications et contrôles des organesdu matériel roulant afin d’en garantir l’exhaustivité.

Le BEATT invite ALSTOM et la RATP à finaliser la liste des opérations de maintenance àréaliser sur le groupe motoventilateur des coffres onduleurs des matériels MF01 qui soitacceptée des deux parties.

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ANNEXES

Annexe 1 : Décision d’ouverture d’enquête

Annexe 2 : Le coffre onduleur MA-0028

Annexe 3 : Synthèse des résultats des expertises réalisées par le CETIM

Annexe 4 : Synthèse des coffres onduleurs présentant des plots fissurés

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Annexe 1 : décision d’ouverture d’enquête

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Annexe 2 : le coffre onduleur MA-0028

Le coffre onduleur MA-0028 a été identifié comme étant l’organe à l’origine dudéraillement de la rame T2025 le 2 décembre 2016 à la station Barbès-Rochechouart. Laprésente annexe retrace les poses-déposes et rétrofits effectués sur ce coffre. Elle traceégalement les déposes/poses de coffres onduleurs sur la motrice N2 de la rame T2025,ainsi que l’historique en maintenance de cette rame depuis novembre 2015.

Historique des déposes/poses

➢ 28 janvier 2009 : le train T2012 est livré avec le coffre onduleur MA-0028 monté enmotrice N1

➢ 21 janvier 2015 : le coffre est déposé à RATP Charonne suite à une panne électrique.

Ce coffre est ensuite envoyé à l’Atelier de maintenance des équipements (AME) deSaint-Ouen de la RATP pour réparation.

La réparation est terminée le 19 février 2015 et le coffre est envoyé le 05 mars 2015 àl’atelier RATP de Bobigny.

➢ 14 avril 2015 : le coffre est posé sur la motrice N1 du train T2099 à l’atelier RATP deBobigny.

➢ 2 juin 2015 : le coffre est déposé du train T2099 à Bobigny suite à une panneélectrique. Ce coffre est ensuite envoyé à l’AME RATP de Saint-Ouen pour réparation.

La réparation est terminée le 18 juin 2015 et le coffre est renvoyé le même jour à RATPBobigny. Il est ensuite envoyé à l’atelier de Charonne le 22 juin 2015.

➢ 7 septembre 2015 : le coffre est posé à Charonne sur la motrice N1 du train T2026.

➢ 10 septembre 2015 : 3 jours après avoir été posé, ce coffre est déposé à Charonnesuite à un défaut « panne électrique. » Ce coffre est envoyé en réparation à l’AME deSaint-Ouen, puis chez ALSTOM à Tarbes.

Ce coffre réparé est réceptionné à l’AME RATP de Saint-Ouen, le 15 décembre 2015.

➢ 16 décembre 2015 : début de la campagne RATP de contrôle des pattes de fixationsuite à la détection d’une fissure sur la patte de fixation de l’onduleur (coffre onduleurMA-0062) de la N1-T2027.

➢ 23 décembre 2015 : le coffre est expédié sans intervention de l’AME de Saint-Ouen àl’atelier de Charonne, tous deux établissements de la RATP. Les pattes du coffre n’ontpas subi de contrôle visuel, l’ordre de travail entre établissements RATP n’étant pastransmis à l’AME, ni aux différents ateliers réparateurs. Il n’y a pas de trace d’uncontrôle visuel des pattes des coffres en magasin.

Ce coffre n’a donc pas été inclus dans la campagne de contrôle.

➢ 29 mars 2016 : ce coffre est posé à l’atelier RATP de Charonne sur la motrice N1 dutrain T2027. Lors des essais, il est constaté des vibrations du GMV, un mauvais sensde rotation et un défaut d’isolement. Le tiroir TIRCCU.MA-1167 est alors remplacé parla RATP, mais le sens de rotation reste mauvais et le coffre est déposé 6 heures aprèssa pose sur le train. Ce coffre réintègre donc les stocks « mauvais » à Charonne.

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➢ 8 avril 2016 : ce coffre est sorti du magasin de Charonne ’’mauvais’’ pour être intégréau magasin du SAV ALSTOM en prévision de son expédition vers ALSTOM Tarbes.

Le SAV ALSTOM annule l’expédition à Tarbes, car, suite aux nombreusesdéposes/poses de coffres onduleurs sur le train T2027, il s’est avéré que le disjoncteurd’alimentation du GMV de la motrice N1 du train T2027 était câblé à l’envers, expliquantle mauvais sens de rotation des GMV des coffres onduleurs posés sur cette motrice,dont faisait partie le coffre MA-0028.

➢ 12 avril 2016 : la campagne de contrôle RATP est terminée sur la Ligne 2 et une seulepatte a été retrouvée fissurée : celle du coffre MA-0062 qui est à l’origine de lacampagne de contrôle. Le coffre onduleur MA-0028 était au parc de rechange RATP eten réparation SAV Constructeur durant toute la campagne, sauf le 29 mars 2016 où ilest monté furtivement sur le train T2027.

➢ 25 avril 2016 : le SAV ALSTOM transmet ce coffre à RATP. Il est placé « bon » aumagasin de Charonne avec le statut réparé, le jour même, en considérant que lesréparations effectuées sur la motrice N1 du train T2027 étaient à l’origine des défautssur ce coffre le 29 mars 2016.

➢ 26 avril 2016 : le coffre est posé à l’atelier RATP de Charonne sur la motrice N2 de larame T2025 par le SAV ALSTOM ; la fiche-procédure appliquée ne prévoit pas lecontrôle des pattes de fixation.

➢ 2 décembre 2016 : déraillement de la rame T2025 à la station Barbès-Rochechouart.

Rétrofit sur le coffre onduleur MA-0028 : (extrait)

20 juillet 2009 : les pattes de fixation courtes et longues sont remplacées par des pattes àl’indice E1 : modification de la nuance d’aluminium pour la matière des pattes suite aumatage des têtes de vis.13

Maintenance sur les coffres onduleurs de la rame T2025

Le plan de maintenance transmis par le constructeur à l’exploitant au travers du manuelde maintenance train préventif (MMTP) traction-freinage prévoit un entretien préventif descoffres onduleurs tous les 60 000 km, soit environ 1 an pour un train MF01 circulant sur laligne 2.

Depuis novembre 2015, les actes RATP de maintenance concernant les coffres onduleursde la rame T2025 ont été :

➢ Le contrôle des pattes de fixations des coffres onduleurs MA-0107, MA-0095 etMA-0087, le 24 décembre 2015, dans le cadre de la campagne de contrôle initiée aprèsla découverte de la fissuration d’une patte du coffre onduleur MA-0062.

➢ La maintenance préventive des coffres onduleurs à 60 000 km, le 13 avril 2016, aucours de laquelle les coffres onduleurs MA-0107, MA-0095 et MA-0087 ont été nettoyéset le serrage de leurs fixations contrôlé.

Du 26 avril 2016 au 29 avril 2016, le SAV ALSTOM dépose les coffres onduleursMA-0107, MA-0095 et MA-0087 et les remplace respectivement par les coffres onduleursMA-0094, MA-0028 et MA-0015.

La RATP indique ne pas avoir réalisé d’autre tache de maintenance sur les coffresonduleurs de cette rame.

13 La modification de nuance de métal d’un organe est une évolution courante au cours du cycle de vie d’unmatériel ferroviaire.

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Bilan des déposes/poses des coffres onduleurs sur la motrice N2 de la rame T2025

La motrice N2 de la rame T2025 est livrée le 12 novembre 2009 avec le coffre onduleurMA-0095. Ce coffre est remplacé le 29 avril 2016 par le coffre onduleur MA-0028.

Le coffre onduleur MA-0028 n’est que le second coffre monté sur cette voiture depuis salivraison.

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Annexe 3 : synthèse des résultats des expertises réalisées par le CETIM

Le nombre d’hypothèses sur les causes de la rupture des pattes a nécessité de réaliserune expertise la plus complète possible des pattes de fixations pour tenter de mettre enévidence leur processus de rupture. Cette expertise a été confiée au laboratoire CETIMde Senlis qui a réalisé les travaux suivants :

➢ contrôles dimensionnels ;

➢ analyses morphologiques des dégradations ;

➢ examens au microscope électronique à balayage ;

➢ analyses chimiques ;

➢ examens micrographiques ;

➢ essais de dureté ;

➢ essais de traction et de flexion par choc ;

➢ comptage de stries de fatigue.

L’objectif de cette annexe est d’extraire les principales informations et d’expliciter le modede rupture à partir des conclusions des travaux réalisés.

Expertise des pattes de fixation du coffre onduleur

L’analyse métallurgique a permis d’écarter la piste d’un défaut de fabrication des pattesde fixation (matière ou dimensionnel).

Les premiers résultats confirment l’hypothèse que les pattes courtes ont rompu enpremier, suivi ensuite par les pattes longues. Aussi, seul le cas des pattes courtes estimportant dans la compréhension du phénomène de rupture et est détaillé ci-après.

L’analyse morphologique des pattes est faite à l’œil nu et à la loupe binoculaire. Cetteanalyse permet de caractériser le type de rupture, d’identifier des directions desollicitations ainsi que des éléments tels que l’impact de l’environnement.

L’analyse morphologique de la patte courte côté GMV a montré qu’elle a commencé àfissurer dans le rayon de raccordement. Les amorçages sont multiples le long de lagénératrice du rayon de 2 mm.

Plan de rupture de la patte courte côté GMV (vue macroscopique)

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La rupture s’est produite sous des sollicitations de traction et/ou flexion planes répétées.Toutefois la seconde hypothèse est à privilégier à cause de l’orientation du plan defissuration.

Orientation du plan de fissuration de la patte courte côté GMV (vue macroscopique)

L’absence de ligne d’arrêt et de trace d’oxydation indique que la fissuration ne s’est pasarrêtée pendant une durée significative une fois amorcée. Cela signifie qu’une fois leprocessus enclenché, il s’est poursuivi d’une traite.

Pour cette patte, il faut noter une zone délimitant une différence d’orientation dans le plande fissuration.

Les conclusions de l’analyse morphologique de la patte courte côté opposé au GMV sontsemblables. L’angle du plan de fissuration indique que la rupture s’est produite sous dessollicitations de flexions planes répétées. Là aussi, la fissuration, une fois amorcée nes’est pas arrêtée car aucune trace de corrosion ou de lignes d’arrêt n’est visible.

Plan de rupture de la patte courte côté opposé au GMV (vue macroscopique)

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En complément de l’analyse macroscopique, une analyse microscopique a été faite pourconfirmer que les pattes ont bien rompu par fatigue.

L’observation au microscope électronique à balayage (MEB) de la patte courte, côtéopposé au GMV, montre que la fissuration s’est propagée sur la quasi-totalité de lasection. La petitesse, voire l’absence de zone de rupture brutale, démontre que le niveaude sollicitations alternées était relativement faible pour que la fissuration puisse sepropager dans une telle proportion.

Les éléments recueillis ne permettent pas d’identifier laquelle des deux pattes a fissuré enpremier. L’hypothèse la plus probable est néanmoins que les fissures se soient initiées enmême temps, c’est-à-dire non successivement, dans différents sites d’amorçages le longdu rayon de raccordement de 2 mm, avec une rupture plus précoce de la patte côtéopposé au GMV caractérisée par une quasi absence de zone de rupture brutale, induisantune réorientation du plan de fissuration de la patte côté GMV.

Faciès de rupture pattes courtes (côté GMV et opposé GMV)

L’observation à différentes échelles de grossissement a mis en évidence un motifpériodique dans le sens de propagation des fissures. Ainsi, on peut observer un motifconstitué de deux zones : une zone « longue » (dénommée L1 par le CETIM), suivi d’unezone « courte », (dénommée L2). Ce motif est assimilable à une fissuration sousamplitude de contraintes variables.

Vue microscopique du plan de rupture de la patte courte côté opposé au GM

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Le même motif de fissuration a été observé sur la patte courte côté GMV et occupe làaussi la quasi-totalité de la surface du faciès de rupture.

Vue microscopique du plan de rupture de la patte courte côté GMV

Afin d’approfondir la compréhension du phénomène, une estimation du nombre de cyclesa été faite avec une méthodologie de comptage de stries de fatigue.

En considérant l’hypothèse qu’une strie est égale à un cycle, le comptage se fait enpartant du rayon de raccordement jusqu’à la face opposée. La méthodologie de comptagea utilisé le motif périodique, en considérant un nombre constant de cycles dans les zonesL1 et L2 (25 +11 cycles). Ainsi la méthode de comptage utilisée a permis d’estimer à118 826 cycles le nombre de cycles sur l’ensemble du faciès de rupture.

Résultat du comptage de stries et estimation du nombre cycles

En mécanique de la rupture, la dégradation d’une structure se décompose en deuxphases. La première phase, la plus longue, est la phase d’amorçage. Cette premièrephase est suivie d’une phase de propagation de la fissure, jusqu’à la rupture. Il estcommunément admis que la phase de propagation représente environ 20 % de la durée

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de vie. Le nombre de cycles indiqués précédemment correspondant à la phase depropagation. Il est donc aisé de remonter au nombre total de cycles des sollicitations.

En complément de la valeur usuelle de 20 %, deux autres cas à 10 % et 30 % sontconsidérés pour encadrer le nombre de cycles total vus par la patte de fixation :

Estimation du nombre de cycles (phase d’amorçage et de propagation)

Pour une phase de propagation de 10 % de la durée de vie totale 1 188 259

Pour une phase de propagation de 20 % de la durée de vie totale 594 130

Pour une phase de propagation de 30 % de la durée de vie totale 396 086

En fonction de l’hypothèse considérée la durée de vie totale est comprise entre environ400 000 et 1 200 000 cycles.

Au-delà du comptage du nombre de cycles, les informations fournies par cette analysepermettent de caractériser également deux autres paramètres.

La proportion de L1 et L2 dans le motif de fissuration reste constante tout au long de lafissuration. Cela implique que les proportions de contraintes dynamiques dans le motifsont inchangées tout au long de la fissuration. Le motif est composé en moyenne de2 tiers L1 (66 %) pour 1 tiers L2.

Proportion de L1 en fonction de la distance à l’amorçage

Le second paramètre est que, une fois que la fissure a atteint une profondeur de l’ordrede 6 mm, la vitesse de fissuration n’augmente plus et peut être considérée stable.Généralement, la vitesse de propagation ne fait que croître. En effet, si les efforts ayantconduit à la fissuration restent constants, la taille de la section résiduelle diminuant, celane peut conduire qu’à une accélération du phénomène. Dans notre cas, la constance dela vitesse de fissuration au-delà de 6 mm de profondeur est corrélée par la variation de ladistance inter stries qui suit aussi une même loi d’accroissement puis de stagnation.

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Evolution de la vitesse de fissuration et de la distance inter striesen fonction de la distance à l’amorçage

En complément, si nous considérons la contrainte statique liée à la masse du coffre reposant,pour la file pattes courtes, uniquement sur la patte côté GMV suite à la rupture antérieurede l’autre patte courte, alors, la section résiduelle pour rompre la seconde patte courte estinférieure 5 mm² (Sr [4,81 mm²] = M [270 kg] x g [9,81 m/s²] / Rm [275 MPa] x 2). Cettevaleur n’est pas très éloignée de ce que nous pouvons considérer comme la section derupture finale sur la patte courte côté GMV, estimée grossièrement à partir des clichés duCETIM à 7,2 mm² (12 × 1,2 /2). La rupture finale aurait donc pu se produire sous lesseules contraintes de la masse du coffre avec une accélération verticale de 1,5 G, ce quiest également cohérent avec des accélérations sur caisse au passage de joints de rails,zone où s’est produite la chute du coffre.

Section de rupture brutale estimée

Il y a donc lieu de rechercher un phénomène dynamique répétable dans la vie du matérielassocié à un second phénomène (statique ou dynamique) qui s’atténue avec laprofondeur de la fissuration.

En effet, dans le cas présent, la diminution de la section résiduelle est vraisemblablementcompensée par une diminution de la contrainte de montage. Une diminution des effortsdynamiques n’est pas envisageable car les sources d’efforts extérieurs liés à l’exploitation

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n’ont pas lieu de diminuer, ceux liés au balourd ne peuvent que croître avecl’empoussièrement du ventilateur et il est constaté sur le profil de rupture une constancede la proportion des cycles et de la vitesse de fissuration au-delà de 6 mm de profondeur.

Représentation du profil de vie au regard du motif des stries

Le comptage du nombre de stries et l’analyse fractographique permettent donc de dresserce que pourrait être le profil des sollicitations à l’origine de la rupture des pattes.

Conclusion

Les pattes courtes se sont rompues après un nombre de sollicitations en fatigue comprisentre 400 000 et 1 200 000 cycles. Les fissures se sont initiées sur plusieurs pointsd’amorçages le long de la génératrice du rayon de 2 mm, sur les deux pattes de fixation etdans une même période de temps (non successivement) sous l’effet des contraintesstatiques de montage et dynamiques. La vitesse de propagation a augmenté jusqu’aurelâchement des contraintes de montage. Les fissures ont continué à cheminer sous lesseules contraintes dynamiques. La patte courte côté opposé au GMV a très probablementrompu la première. La patte courte côté GMV aurait continué de fissurer avec uneréorientation de son plan de fissuration. Elle a probablement fini par rompre, sous defaibles sollicitations de roulage, au passage du joint de rails. Une fois ces deux points defixation détruits, le coffre a basculé cassant les pattes longues par rupture brutale.

Remarque : cette hypothèse n’a pas été complètement décrite dans les rapports duCETIM, faute d’éléments factuels pour en apporter la preuve hors de tout doute. En effet,un laboratoire tel que le CETIM n’émet pas d’hypothèses mais fournit des élémentsfactuels et concrets. Pour autant, ce point a été débattu lors d’une rencontre tri partiteCETIM / ALSTOM / RATP et a fait l’objet d’un consensus : ‘’L’hypothèse de la libérationdes contraintes statiques au fur à mesure de la fissuration est considérée plausible par leCETIM qui n’a pas identifié d’autres hypothèses lors de son étude.’’

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Expertises des plots amortisseurs du coffre onduleur

Le démontage des plots amortisseurs du coffre onduleur accidenté a permis de lesexpertiser. Le rapport du CETIM CET0146942 donne des informations très importantesqui constituent également des éléments de compréhension sur le déraillement.

En premier lieu, il ne semble pas que le caoutchouc ait subi des dégradations matière àcœur. D’après le CETIM, les analyses sur les taux de gonflement et le taux de composésextractibles tendent « à indiquer que le matériau constituant les plots usagés a peu évoluéen fonctionnement ». Les déterminations de la composition centésimale de chacun desplots présentent des allures de diagrammes thermiques similaires et les microduretésDIDC ne semblent pas traduire une rigidification du matériau en usage.

Pour autant, les parties caoutchouc présentent deux types de dégradations :

➢ des zones de désadhérisation métal / élastomère ;

➢ des déchirures à l’intérieur de l’élastomère.

Photo d’un plot présentant des déchirures et des désadhérisations

Ces éléments constituent des signes de vieillissement en surface. Il faut ajouter à celaque les déchirures sont également de deux types : des déchirures brutales, qui peuventêtre postérieures à la chute du coffre et à sa destruction, et des déchirures par fatigue, dufait de la présence d’indice de stries. Il faut indiquer que contrairement aux faciès despattes, les faciès des plots sont plus difficilement exploitables.

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Déchirure

Désadhérisation

Indices de fatigue

De ce fait, la RATP a également fourni les plots détériorés du coffre onduleur MA-0062(celui impliqué dans la rupture de 2015) ainsi que ceux du coffre onduleur MA-0046, quiont simplement servi de comparatifs pour tenter d’expliciter des phénomènes qui auraientpu apparaître post rupture des pattes de fixation.

À l’aide de ces plots d’autres coffres onduleurs, le CETIM indique que les deux types dedégradations sont également visibles et avance l’hypothèse que les dégradationsdébuteraient par la désadhérisation de l’interface caoutchouc / métal, puis par unefissuration interne au caoutchouc.

Sur une paire de plots, celui côté ventilateur est toujours le plus détérioré.

Concernant maintenant les parties métalliques des plots, de nombreuses déformationsont pour origine la chute du coffre sur la voie et ses conséquences.

Pour autant, les analyses conduites par le CETIM ont mis en évidence des traces defatigue.

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Photo de fissuration par fatigue d’un plot

Par ailleurs, de nombreuses lignes de crêtes sont présentes sur les plots et lesdégradations s’initient dans les zones embouties. Les amorçages sont systématiquementsitués sur la face externe des plots. Notons également que les faciès de ruptureexploitables sont lisses, ce qui signifie que les contraintes mécaniques conduisant à larupture sont relativement faibles au regard du matériau présent. Contrairement àl’expertise des pattes, il n’a pas été identifié de motif.

Zone de fissuration de la partie métallique des plots

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Annexe 4 : synthèse des coffres onduleurs présentant des plots fissurés

Le tableau ci-dessous synthétise les quatre GMV présentant des plots fissurés.

Référence ducoffre onduleur Lieu d’expertise des plots Commentaires

COFON.MA-0062(Rupture patte décembre

2015)

Expertise ALSTOMTarbes

Monté sur train T2027-N1Présence de plots arrière fissurés et déchirés

COFON.MA-0028(Chute coffre décembre

2016)

Première expertisedans les locauxRATP

Monté sur train T2025-N2Plots globalement très endommagés par le déraillement. Plot arrière en position A déchiré et fissuré.

Envoyés au CETIMpour expertiseapprofondie

Matière élastomère non dégradéePrésence de signes de rupture métallique par fatigue

COFON.MA-0046AMT Fontenay de laRATP

Monté sur train T2027-N1Présence de plots arrière fissurés sans déchirure associée

COFON.MA-0023Dépôt RATPCharonne

Monté sur train T2027-N1Présence de plots arrière fissurés et déchirés

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